119 research outputs found
๋ชจ์ธ๊ด ํํ์ก์ ์ด์ฉํ ๋ฆฌํฌ ์ด์จ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ ์๊ณ ์๊ทน ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ๋ด๋ถ ๊ตฌ์กฐ ์ ์ด ๋ฐ ์ด๋ฅผ ํตํ ์ ๊ทน์ ๊ธฐ๊ณ์ ๋ฌผ์ฑ ๊ฐ์ ๋ฐฉ์์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ
ํ์๋
ผ๋ฌธ(๋ฐ์ฌ) -- ์์ธ๋ํ๊ต๋ํ์ : ๊ณต๊ณผ๋ํ ํํ์๋ฌผ๊ณตํ๋ถ, 2021.8. ์๊ฒฝํ.The distinct structure and flow properties of capillary suspensions, i.e., ternary solid/fluid/fluid systems including two immiscible fluids, make these new slurries promising candidates for the fabrication of Li-ion battery electrodes. In this thesis, we investigate the microstructure and mechanical properties of Li-ion battery electrode prepared with capillary suspension processing.
First, we investigate how the capillary suspension processing affects the structure and flow of the wet battery paste as well as the adhesion of the dry anode layer. It is found that the distribution of SBR particles, frequently used as a binder in the graphite slurries, is changed when the capillary suspension concept is applied. Combining rheological, interfacial and structural investigations reveals that the SBR particles are localized at the interface of both liquid phases, and the amount of added SBR and the energy input for dispersing the secondary fluid offer extra degrees of freedom for adjusting the flow properties and microstructure according to processing and product demands. Most importantly, at a given SBR content, the adhesion strength of the capillary-suspension-type graphite slurries to the current collector is substantially higher than that made from conventional slurries. This novel approach promises battery electrodes with extended durability at a low binder content and improved electrical conductivity.
Second, we control the drying characteristics and mechanical stability by applying the concept of capillary suspension to the battery slurry. The network structure formed inside the slurry using the capillary suspension processing is confirmed by the rheological properties and cryo-scanning electron microscopy (cryo-SEM) images. It is found that the pendular bridges of the secondary fluid restrict the rearrangement of particles during drying, and thus lower the residual stress of the electrodes as evidenced by the drying stress and Fourier transformation infrared (FT-IR) spectroscopy. Due to the reduction in residual stress and porous structural features, the capillary suspension-based electrodes are more sustainable to severe deformation such as repetitive bending.
In conclusion, this thesis proposes a new method that can dramatically enhance the mechanical properties and stability of electrodes that could possibly be applied to the next-generation battery technology.๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๋ชจ์ธ๊ด ํํ์ก์ ์ด์ฉํ ๋ฆฌํฌ ์ด์จ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ ์๊ณ ์๊ทน ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ๋ด๋ถ ๊ตฌ์กฐ ์ ์ด ๋ฐ ์ด๋ฅผ ํตํ ์ ๊ทน์ ๊ธฐ๊ณ์ ๋ฌผ์ฑ ๊ฐ์ ๋ฐฉ์์ ๊ดํด ๊ณ ์ฐฐํ์๋ค.
๋ชจ์ธ๊ด ํํ์ก(Capillary suspension)์ ์
์์ ์๋ก ์์ด์ง ์๋ ๋ ์ ์ฒด์ธ ๋ฒํฌ ์ ์ฒด์ 2์ฐจ ์ ์ฒด๋ก ์ด๋ฃจ์ด ์ง ์ผ์๊ณ ์์คํ
์ผ๋ก, ๋ด๋ถ ๊ตฌ์กฐ์ ํ๋ฆ ํน์ฑ์ด ์ผ๋ฐ ํํ์ก๊ณผ ํ์ ํ ๋ค๋ฅธ ํน์ฑ์ ๋ณด์ธ๋ค. ์๋ ์ฒจ๊ฐ๋๋ 2์ฐจ ์ ์ฒด๋ ์
์๋ค ์ฌ์ด์์ ๋ชจ์ธ๊ด ํ์ ์ผ์ผํค๋ฉฐ ์
์๋ค์ ์ก์์ฃผ๋ ์ญํ ์ ํ์ฌ ์
์์ ๋คํธ์ํฌ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ํ์ฑ์ํค๊ณ ํ๋ฆ์ฑ์ ๋ณํ์ํจ๋ค. ์ด๋ฌํ ํน์ฑ๋ค์ ์ด์ฉํ์ฌ Li-ion battery ์ ๊ทน ์ ์กฐ์ ์๋ก์ด ๋ฐฉํฅ์ฑ์ ์ ์ํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ๋ชจ์ธ๊ด ํํ์ก ๊ฐ๋
์ battery ์ ๊ทน ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ์ ์ฉํ๊ณ , ์ด์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ด๋ถ ๊ตฌ์กฐ ๋ณํ ๋ฐ ์ ๊ทน์ ๊ธฐ๊ณ์ ๋ฌผ์ฑ ๋ณํ์ ๋ํ์ฌ ์์๋ณด์๋ค.
๋จผ์ , ๋ชจ์ธ๊ด ํํ์ก ๊ธฐ๋ฐ ์ ๊ทน ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ๋ด๋ถ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ๋ณํ์์ผ ์ฒจ๊ฐ์ ์ธ SBR ๋ฐ์ธ๋์ ๋ถํฌ๋ฅผ ์กฐ์ ํ๊ณ , ์ด๋ฅผ ํตํ์ฌ ์ ๊ทน์ ์ ์ฐฉ ํน์ฑ์ ์ฆ์ง์ํค๋ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ์งํํ์๋ค. ์ ๋ณ ๋ฌผ์ฑ, ๊ณ๋ฉด ํน์ฑ, ๊ตฌ์กฐ ๋ถ์ ๋ฑ์ ํตํ์ฌ SBR ๋ฐ์ธ๋ ์
์๋ค์ด ๋ชจ์ธ๊ด ํํ์ก ๋ด์์ ๋ฒํฌ ์ ์ฒด์ 2์ฐจ ์ ์ฒด ์ฌ์ด์ ๊ณ๋ฉด์ ์์นํจ์ ์์๋ด์๋ค. ๊ณ๋ฉด์ ์์นํ๋ SBR ๋ฐ์ธ๋ ์
์๋ ๋ชจ์ธ๊ด ํํ์ก์ ํ๋ฆ ํน์ฑ์ ๋ณํ์ํค๋ ์ญํ ์ ํ๊ฒ ๋๋ฉฐ, ์ด๋ ๋ฏน์ฑ ์๋์ง์ ๋ฐ๋ผ ๋ฌ๋ผ์ง๋ค๋ ๊ฒ๋ ํ์ธํ์๋ค. ๋ชจ์ธ๊ด ํํ์ก ๊ธฐ๋ฐ์ ์ ๊ทน์ ๊ฒฝ์ฐ ์ ๊ทน์ ์ ์ฐฉ๋ ฅ์ ๊ด์ฌํ๋ SBR ๋ฐ์ธ๋์ ๋ถํฌ ๋ณํ๋ก ์ผ๋ฐ ์ ๊ทน ๋๋น ์ ์ฐฉ ํน์ฑ์ด ์ฆ์ง๋๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ณด์๋ค. ๋ชจ์ธ๊ด ํํ์ก์ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ฐ์ธ๋์ ๋ถํฌ๋ฅผ ์กฐ์ ํจ์ผ๋ก์จ ์ ๊ทน์ ์ ์ฐฉ๋ ฅ์ ์ฆ์ง์ํค๋ ๋ฐฉ์์ ์ ์ํ ๊ฒ์ด๋ค.
๋ค์์ผ๋ก, ๋ชจ์ธ๊ด ํํ์ก ๊ธฐ๋ฐ ์ ๊ทน ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ๊ฑด์กฐ ์ค ํน์ฑ ๋ฐ ๊ฑด์กฐ ํ ๋ด๋ถ ๊ตฌ์กฐ ๊ด์ฐฐ์ ํตํ์ฌ ์ ๊ทน์ ๊ธฐ๊ณ์ ๋ฌผ์ฑ์ด๋ ์์ ์ฑ์ด ์ด๋ป๊ฒ ๋ณํํ๋์ง ์์๋ณด์๋ค. ์ก์ ๊ตฌ์กฐ ๋ถ์ ๋ฐ FT-IR ๋ฑ์ ํตํ์ฌ ๋ชจ์ธ๊ด ํํ์ก ์ ๊ทน ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ 2์ฐจ ์ ์ฒด๋ ๊ฑด์กฐ ๊ณผ์ ์ ๋ง์ง๋ง ๋จ๊ณ๊น์ง ๋จ์ ์
์์ ๋คํธ์ํฌ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ์ ์ง์์ผ ์ฃผ๋ ์ญํ ์ ํ๋ค๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์๋ค. ์ด๋ก ์ธํ์ฌ ๋ชจ์ธ๊ด ํํ์ก ์ ๊ทน์ ๊ฑด์กฐ ํ ๊ณต๊ทน๋ฅ ์ด ์ผ๋ฐ ์ ๊ทน ๋๋น ์ฆ๊ฐํ์๊ณ , ๊ฑด์กฐ ํ ์์ฌ ์คํธ๋ ์ค๋ ๊ฐ์ํ์๋ค. ์ด๋ฌํ ์์์ ๊ฑด์กฐ ํ ์ ๊ทน์ ์์ ์ฑ์ ๋์ฌ์ฃผ๋ ํจ๊ณผ๋ฅผ ์ฃผ์ด, ์ธ๋ ฅ์ ์ํ ๋ณํ์ด ์ฐ์์ ์ผ๋ก ๊ฐํด์ง ํ์๋ ์ ๊ทน์ด ํ๊ดด๋์ง ์๊ณ ๊ธฐ๋ฅ์ด ์ ์ง๋๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค. ๋ชจ์ธ๊ด ํํ์ก์ ์ก์์์์ ๊ตฌ์กฐ๊ฐ ๊ฑด์กฐ ์ค, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๊ฑด์กฐ ํ์ ์ด๋ ํ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ฉฐ ๊ฑด์กฐ ํ ์ ๊ทน์ ์์ ์ฑ์ ์ด๋ป๊ฒ ๊ธฐ์ฌํ๋์ง ๋ณด์ฌ์ค ๊ฒ์ด๋ค.
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ํตํด ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ ์ ๊ทน ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ๋ด๋ถ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ์กฐ์ ํ๊ณ ์ด๋ฅผ ํตํ์ฌ ์ ๊ทน์ ์ ์ฐฉ๋ ฅ ๋ฐ ์์ ์ฑ์ ์ฆ์ง์ํฌ ์ ์๋ ๋ฐฉ์์ ์ ์ํ์๋ค. ๋ค์ํ ๊ธฐ๊ณ์ ๋ฌผ์ฑ์ ๋ณด์์ด ์๊ตฌ๋๋ ์ฐจ์ธ๋ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ ์ ์ ๊ธฐ์ ์ ๊ธฐ์ฌํ ์ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ธฐ๋๋๋ค.Chapter 1. Introduction 0
1.1 General introduction 1
1.2 Outline of the thesis 6
Chapter 2. Background 9
2.1 Capillary suspension 10
2.2 Structure formation of the capillary suspension 13
Chapter 3. Experimental methods 14
3.1 Materials 15
3.2 Sample preparation 17
3.3 Rheological Characterization 19
3.4 Microstructure observation and structure analysis 20
3.5 Emulsion formation and characterization of the interfacial properties 21
3.6 Adhesion force measurement 22
3.7 Drying stress 23
3.8 Porosity measurement 25
3.9 3-point bending and repetitive bending test 26
3.10 FT-IR 27
Chapter 4. Results and discussion 28
4.1 Controlling binder distribution in the capillary suspension 29
4.1.1 Effect of the SBR binder on the rheological properties 30
4.1.2 Structure analysis of the capillary suspensions with the SBR added and different mixing times 36
4.1.3 Distribution of the SBR particles in the capillary suspension 39
4.1.4 Adhesion characteristics of the conventional and capillary suspension-type slurries 45
4.1.5 Conclusion 51
4.2 Drying behavior and mechanical properties of capillary suspension battery electrode 55
4.2.1 Effect of the secondary fluid on the rheological properties 56
4.2.2 Drying stress and porosity of the electrode depending on the amount of the secondary fluid 60
4.2.3 Structure analysis of the capillary suspensions in the drying process 64
4.2.4 Mechanical properties of the conventional and capillary suspension type electrodes 70
4.2.5 Conclusion 77
Chapter 5. Summary 81
References 86
๊ตญ๋ฌธ ์ด๋ก 93๋ฐ
ํ๊ตญ ์์ธ๊ณผ ์ค๊ตญ ๋ฒ ์ด์ง์ ๋๊ธฐ ์ค PM2.5์ ์ค์ผ์ ๊ธฐ์ฌ๋ ๋ฐ ๋ ์ฑ ํ๊ฐ
ํ์๋
ผ๋ฌธ(๋ฐ์ฌ) -- ์์ธ๋ํ๊ต๋ํ์ : ๋ณด๊ฑด๋ํ์ ํ๊ฒฝ๋ณด๊ฑดํ๊ณผ, 2021.8. ์ด์น๋ฌต.์ค๊ตญ๊ณผ ํ๊ตญ์ ํฌํจํ๋ ๋์์์ ์ง์ญ์ ๊ธ๊ฒฉํ ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์ธํ์ฌ ๋๊ธฐ์ค์ผ ๋ฌธ์ ๊ฐ ์ฌ๊ฐํ ํ๊ฒฝ๋ฌธ์ ๋ก ๊ฑฐ๋ก ๋๊ณ ์๋ค. ๊ทธ ์ค์์๋ ์ง๊ฒฝ์ด 2.5 ยตm ์ดํ์ธ ์ด๋ฏธ์ธ๋จผ์ง(PM2.5)๋ ๋ฏธ์ธํ ์
์์ ํน์ฑ์ผ๋ก ์ธํด ํก์
์ ๊ฑธ๋ฌ์ง์ง ์๊ณ ํํฌ ๊น์ํ ์นจํฌํ์ฌ ์ฌํ๊ด๊ณ ๋ฐ ํธํก๊ธฐ๊ณ ์งํ ๋ฑ์ ์ผ๊ธฐํ์ฌ ์ฌ๋ง๋ฅ ๊ณผ ์ ๋ณ๋ฅ ์ ๋์ ์๊ด์ฑ์ ๋ํ๋ธ๋ค๊ณ ๋ณด๊ณ ๋ ๋ฐ ์๋ค. ํนํ ๊ธฐ๊ด์ง๋ PM2.5์ ์ธ์ฒด ๋
ธ์ถ ์ ๊ฐ์ฅ ๋จผ์ ๋ฐ์ํ๋ ํธํก๊ธฐ๊ณ ์ธํฌ๋ก์จ ์ฐํ ์คํธ๋ ์ค์ ์ผ์ฆ์ ์ผ๊ธฐํ์ฌ ๋ง์ฑ ํ์์ฑ ํ์งํ๊ณผ ๊ฐ์ ํธํก๊ธฐ ์งํ์ด๋ ํ์, ๋ ๋์๊ฐ ์ฌํ๊ด๊ณ ์งํ์ ์ ๋ฐํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์๋ ค์ ธ ์๋ค.
PM2.5์ ์ํ ๊ฑด๊ฐ์ํฅ์ ๋ค์์ ์ญํ ๋ฐ ๋
์ฑ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ํตํด ํ๋ฐํ ์งํ ๋์ด ์์ง๋ง, PM2.5์ ๋
์ฑ์ํฅ์ ์ง์ญ์ ํน์ฑ์ด๋ ํํ๊ตฌ์ฑ์ฑ๋ถ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ค์ผ์์ ์ํด ๋ฌ๋ผ์ง ์ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ํด๋น ์ง์ญ์์์ PM2.5์ ํน์ฑ ํ์
์ด ์ค์ํ๋ค. ํนํ ์ฐ๋ฆฌ๋๋ผ์ ๊ฒฝ์ฐ ์ค๊ตญ์ ํํ ์ง์ญ์ ์์นํ๊ณ ์์ด ์ค๊ตญ์์ ๋ฐ์ํ PM2.5์ ์ฅ๊ฑฐ๋ฆฌ ์ด๋์ ์ํ ์ํฅ์ ๋ฐ์ ์ ๋ฐ์ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์, ์ค๊ตญ๊ณผ ํ๊ตญ์์ ์ฑ์ทจ๋ PM2.5์ ํํ์ ํน์ฑ ๋ฐ ์ค์ผ์์ ํ์
ํ๊ณ , ํธํก๊ธฐ ์งํ์ ์ ๋ฐํ๋ ์ผ์ฆ ๋ฐํ์ ์ค์ํ ํํ ์ฑ๋ถ ๋ฐ ์ค์ผ์์ ๊ท๋ช
ํ๋ ๊ฒ์ด ํด๋น์ง์ญ์ ์ฌ๋ฐ๋ฅธ ์ ๊ฐ๋์ฑ
์ ์ธ์ฐ๋ ๋ฐ ๊ผญ ํ์ํ๋ค๊ณ ํ ์ ์๋ค.
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ํ๊ตญ๊ณผ ์ค๊ตญ์ ์๋์ธ ์์ธ๊ณผ ๋ฒ ์ด์ง์์ 1๋
๋์ 1์ผ ๊ฐ๊ฒฉ์ผ๋ก ๋์์ PM2.5๋ฅผ ์ฑ์ทจํ๊ณ ๊ทธ ํํ ๊ตฌ์ฑ์ฑ๋ถ๋ค์ ๋ถ์ํ์ฌ ์ข
ํฉ์ ์ผ๋ก ๋น๊ตํ์๋ค. ์์ฉ๋ชจ๋ธ์ ์ด์ฉํ ๋ ๋์์ ์ค์ผ์ ๊ธฐ์ฌ๋ ์ฐ์ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ฐ ์ค์ผ์ ๋ณ ๋ฐ์์ ์ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ๋์์์ ์ง์ญ์ ์ฅ๊ฑฐ๋ฆฌ ์ด๋์ ๋ํ ์๋ฃ๋ฅผ ๊ตฌ์ถํ๊ณ ์ ์ฑ
๋ฐฉ์์ ์ ์ํ๋๋ฐ ํ์ฉ๋ ์ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ์๊ฐ๋๋ค. ๋ํ, ๋ ๋์์ PM2.5 ์๋ฃ๋ฅผ ์ฌ๋์ ๊ธฐ๊ด์ง ์ํผ ์ธํฌ์ ์ฒ์นํ์ฌ ์ผ์ฆ ๋ฐํ์ ์ค์ํ ์ญํ ์ ํ๋ ํํ ๊ตฌ์ฑ์ฑ๋ถ ๋ฐ ์ค์ผ์์ ํ์
ํจ์ผ๋ก์จ ํฅํ ๋๊ธฐ์ค์ผ ์ฐ๊ด์ฑ์ ๋ํ ๊ธฐ์ด์๋ฃ๋ก ํ์ฉ๋ ์ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ์์๋๋ค.
์์ธ์์์ ์ฑ์ทจํ ๊ณ์ ๋ณ PM2.5์ ์ ๊ธฐ ์ฑ๋ถ์ ๋ฐฐ์ ๊ธฐ๊ด์ง ์ํผ์ธํฌ์ ์ง์ ์ฑ์ทจํ ์ผ์ฐจ ๊ธฐ๊ด์ง ์ํผ์ธํฌ์ ์ฒ์นํ๊ณ ์ผ์ฆ, ๋
ธํ, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์๊ฐํฌ์์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ ํ๊ฐํ์๋ค. 2016๋
5์๋ถํฐ 2017๋
1์๊น์ง์ ๊ธฐ๊ฐ ์ค PM2.5 ์ง๋๋๋๊ฐ 35 ใ/m3 ์ด์์ธ ๊ณ ๋๋ ์ฌ๋ก๋ฅผ ๊ณ์ ๋ณ๋ก 3๊ฐ์ฉ ์ด 12๊ฐ์ ์ํ์ ์ ๋ณํ์๋ค. ๊ณ ์ฉ๋ ๊ณต๊ธฐ์๋ฃ ์ฑ์ทจ๊ธฐ์ ์์์ฌ์ ์ฌ๊ณผ์ง๋ฅผ ์ฅ์ฐฉํ์ฌ ์ฑ์ทจํ์๊ณ ํด๋น ๋ ์ง์ ํํฐ๋ค์ ๋ํ์ฌ ์ ๊ธฐ์ฑ๋ถ์ ์ถ์ถํ์๋ค. ์ถ์ถ์ก์ ๋ฌด๊ทน์ฑ ๋ฌผ์ง 60 ์ฌ ์ข
์ ๋ถ์ํ๋๋ฐ ์ฌ์ฉํ์๊ณ , ์ผ๋ถ๋ ์์ธ๋๋ณ์ ํธํก๊ธฐ๋ด๊ณผ์ ๋ณด๋ด์ ธ ๊ธฐ๊ด์ง ์ํผ์ธํฌ ๋
ธ์ถ์ ์งํํ์๋ค. ์ ์์ธ ํ์์์ ์ ๋๋ ์ผ์ฐจ๊ธฐ๊ด์ง ์ํผ์ธํฌ์ ์ฒ์นํ ๊ฒฐ๊ณผ, ๋คํ ๋ฐฉํฅ์กฑ ํํ์์์ ์์นธ๋ฅ๊ฐ ํธ์ค๊ตฌ์ฑ ์ผ์ฆ๋ฐํ๊ณผ ๊ฐ์ฅ ๋์ ์๊ด์ฑ์ ๋ณด์๋ค. ๋ํ, ์์ ์์ฐ ๋ฐ์ ์ค์ผ์๊ณผ ์ฃผ๊ฑฐ์ํ์ฐ์ ์ค์ผ์์ด ํธ์ค๊ตฌ์ฑ ์ผ์ฆ๋ฐํ, ๋
ธํ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์๊ฐํฌ์๊ณผ ์ฐ๊ด์ฑ์ด ์๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
๋ชจ๋ธ๋ง์ ํตํด ์์ธ๊ณผ ๋ฒ ์ด์ง์ PM2.5์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ์ค์ผ์ ๊ตฌ๋ถ ๋ฐ ๊ธฐ์ฌ๋๋ฅผ ์ ๋์ ์ผ๋ก ํ์
ํ๊ณ ์ค์ผ์ ๋ณ ๋ฐ์์์ ์ถ์ ํ์๋ค. ์์ธ์์ 2019๋
1์๋ถํฐ 12์๊น์ง ์ฑ์ทจ๋ ์ํ ์ค 294๊ฐ์ ๋ฒ ์ด์ง์์ 2019๋
2์๋ถํฐ 12์๊น์ง ์ฑ์ทจ๋ ์ํ ์ค 226๊ฐ์ ๋ํ์ฌ ์ด 26๊ฐ์ ํํ ๊ตฌ์ฑ ์ฑ๋ถ๋ค์ ์ ๋ํ์ฌ PMF์ ์ ์ฉํ์๋ค. ๋ ๋์์์ ๊ณตํต์ ์ผ๋ก ๊ตฌ๋ถ๋ ์ค์ผ์์ ์ด์ฐจ ์ง์ฐ์ผ, ์ด์ฐจ ํฉ์ฐ์ผ, ์๋์ฐจ ์ค์ผ์, ์์ ์ฐ์ ์ค์ผ์, ์๊ฐ์์ค ์ค์ผ์, ํ ์ ์ค์ผ์, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋
ธํ ํด์ผ์
์ ์ค์ผ์์ด์๋ค. ์ถ๊ฐ์ ์ผ๋ก ์์ธ์์๋ ์ฐ์
/์ํ ์ฐ์ ์ค์ผ์๊ณผ ๊ธฐ๋ฆ ์ฐ์ ์ค์ผ์์ด ๊ตฌ๋ถ๋์๊ณ , ๋ฒ ์ด์ง์์๋ ์ฐ์
์ค์ผ์๊ณผ ์ํ ์ฐ์ ์ค์ผ์์ด ๊ตฌ๋ถ๋์๋ค. ๋ ๋์์์ ์ด์จ ์ฑ๋ถ์ ์ง๋์ด PM2.5์ 50% ์ด์์ ์ฐจ์งํ์๊ณ , ์ด์ฐจ ์ง์ฐ์ผ๊ณผ ์ด์ฐจ ํฉ์ฐ์ผ์ ๊ธฐ์ฌ๋๊ฐ ๊ฐ์ฅ ๋์ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ด์ฐจ ์ง์ฐ์ผ๊ณผ ์ด์ฐจ ํฉ์ฐ์ผ์ ๋ํ PSCF ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ฐ๋ฅด๋ฉด ๋๋ฐฉ๊ธฐ๊ฐ๊ณผ ๋น๋๋ฐฉ๊ธฐ๊ฐ๋์ ๋ ๋์ ๋ชจ๋ ์ฅ๊ฑฐ๋ฆฌ ์ด๋์ ์ํฅ์ ๋ฐ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.
์์ธ๊ณผ ๋ฒ ์ด์ง์์ ์ฑ์ทจํ PM2.5์ ์ ๊ธฐ์ฑ๋ถ์ ๋ฐฐ์ ๊ธฐ๊ด์ง ์ํผ์ธํฌ์ ์ฒ์นํ์ฌ ์ฌ์ดํ ์นด์ธ์ ๋ฐํ๋์ ํ์ธํ๊ณ ๋์ ๋ณ ์ค์ผ์ ๋ฐ ์ ๊ธฐ์ฑ๋ถ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋น๊ตํ์๋ค. ์์ธ๊ณผ ๋ฒ ์ด์ง์์ ๋๋ฐฉ๊ธฐ๊ฐ๊ณผ ๋น๋๋ฐฉ๊ธฐ๊ฐ์ ์๋ฃ๋ค์ ์ ์ ํ๊ฒ ์์ด ์ ์ ํ์๋ค. ๊ณ ์ฉ๋ ๊ณต๊ธฐ์๋ฃ์ฑ์ทจ๊ธฐ์ ์์์ฌ์ ์ฌ๊ณผ์ง๋ฅผ ์ฅ์ฐฉํ์ฌ ์ฑ์ทจํ์๊ณ ํด๋น ๋ ์ง์ ํํฐ๋ค์ ๋ํ์ฌ ์ ๊ธฐ์ฑ๋ถ์ ์ถ์ถํ์๋ค. ์ถ์ถ์ก์ ๋ฌด๊ทน์ฑ ๋ฌผ์ง 59 ์ฌ ์ข
๊ณผ ๊ทน์ฑ ๋ฌผ์ง 52 ์ฌ ์ข
์ ๋ถ์ํ๋๋ฐ ์ฌ์ฉํ์๊ณ , ์ผ๋ถ๋ ์์ธ๋๋ณ์ ํธํก๊ธฐ๋ด๊ณผ์ ๋ณด๋ด์ ธ ๊ธฐ๊ด์ง ์ํผ์ธํฌ ๋
ธ์ถ์ ์งํํ์๋ค. PM2.5 ์ง๋๋๋์ ์ ๊ธฐํ์ ๋๋๊ฐ ์์ธ๋ณด๋ค ๋ฒ ์ด์ง์์ ๋์์ง๋ง ๊ทธ ์ฐจ์ด๊ฐ ์ ์๋ฏธํ์ง๋ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ํ์ง๋ง ์ ๊ธฐ์ฑ๋ถ ๋๋์ IL-8์ ๋ฐํ๋์ด ์์ธ๋ณด๋ค ๋ฒ ์ด์ง์์ ์ ์๋ฏธํ๊ฒ ๋์ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์, PM2.5์ ์ง๋๋๋ ๋ณด๋ค๋ ์ ๊ธฐ์ฑ๋ถ์ด ํธ์ค๊ตฌ์ฑ ์ผ์ฆ๋ฐํ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์ธ๋ค. ์์ธ ์๋ฃ์ ๋ํ ๋ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ, ์ฒซ๋ฒ์งธ ์ฐ๊ตฌ์์ ๋์จ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๊ฐ์ด ๋คํ ๋ฐฉํฅ์กฑ ํํ์์์ ์์์ฐ์ ์ค์ผ์์ด ํธ์ค๊ตฌ์ฑ ์ผ์ฆ๋ฐํ๊ณผ ๋์ ์๊ด์ฑ์ ๋ํ๋๋ค. ๋ฐ๋ฉด์ ๋ฒ ์ด์ง ์๋ฃ์ ๋ํ ๋ถ์ ๊ฒฐ๊ณผ, ๋์นด๋ฅด๋ณต์์ฐ ๋ฑ์ ๊ทน์ฑ์ด ๋์ ์ ๊ธฐ์ฑ๋ถ ๋ฐ ์์ฐ์ ๋ฐฐ์ถ์์ ์ด์ฐจ ์ ๊ธฐํ์ ์ค์ผ์๊ณผ ์ธ์์ ๋ฐฐ์ถ์์ ์ด์ฐจ ์ ๊ธฐํ์ ์ค์ผ์์ด ํธ์ค๊ตฌ์ฑ ์ผ์ฆ๋ฐํ๊ณผ ๋์ ์๊ด์ฑ์ ๋ณด์๋ค. ์ญ๊ถค์ ๋ถ์์ ํตํด ์์ธ๋ก ๋ค์ด์ค๋ ์ด 4๊ฐ์ ๊ตฐ์ง๊ณผ ๋ฒ ์ด์ง์ผ๋ก ๋ค์ด์ค๋ ์ด 3๊ฐ์ ๊ตฐ์ง์ ๋ถ๋ฅํ์๋ค. ์์ธ๋ก ๋ค์ด์ค๋ ๊ตฐ์ง ์ค ์ธ๋ถ์์ ์ ์
๋๋ ๊ตฐ์ง 1์ด ๊ฐ์ฅ ๋์ IL-8 ๋ฐํ๋์ ๋ํ๋ด์๊ณ , ๋ค๋ฅธ ๊ตฐ์ง์ ๋นํด ์์์ฐ์ ์ค์ผ์์ ๊ธฐ์ฌ๋๊ฐ ํฌ๊ฒ ๋ํ๋ฌ๋ค. ๋ฒ ์ด์ง์ผ๋ก ๋ค์ด์ค๋ ๊ตฐ์ง ์ค์์๋ ๋ฒ ์ด์ง์ ๋๋จ์ชฝ์์๋ถํฐ ํด์๊ฐ๋ฅผ ๋ฐ๋ผ ๋ค์ด์ค๋ ๊ตฐ์ง 1์ด ๊ฐ์ฅ ๋์ IL-8 ๋ฐํ๋์ ๋ํ๋ด์๊ณ , ๋ค๋ฅธ ๊ตฐ์ง์ ๋นํด ์ด์ฐจ ์ ๊ธฐํ์ ์ค์ผ์(์์ฐ์ /์ธ์์ )๋ค์ ๊ธฐ์ฌ๋๊ฐ ๋น๊ต์ ํฌ๊ฒ ๋ํ๋ฌ๋ค. ๋ฐ๋ผ์, ์์ธ์ ์ฅ๊ฑฐ๋ฆฌ ์ด๋์ ํตํด ์ธ๋ถ์์ ์ ์
๋๋ ์ฐ์ ๊ด๋ จ ์ค์ผ์์ ์ํฅ์ด ํฐ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์ด๋ฉฐ, ๋ฒ ์ด์ง์ ๋น๊ต์ ๊ตญ์ง์ ์ด๋์ ํตํด ์ค๊ตญ๋ด์์ ์ด์ฐจ์ ์ผ๋ก ์์ฑ๋๋ ์ค์ผ์์ ์ํฅ์ด ํฐ ๊ฒ์ผ๋ก ์ถ์ ๋๋ค.Substantial economic growth due to the rapid development has caused severe air pollution in East Asian countries. One of the most concerned air pollutants is fine particulate matter (PM2.5) due to its ability to penetrate deeply into the lung through inhalation and elicit adverse health effects such as local and systemic inflammation. Among East Asian countries, South Korea and China are one of the most polluted countries which have been actively pursuing on reducing PM2.5 concentrations by implementing air quality policies. In spite of the efforts toward PM2.5 reduction, South Korea and China are still suffering from high PM2.5 concentrations. Since long-range transboundary air pollution affects neighboring countries, it is important to perform a comprehensive investigation in the major cities of both countries.
This study focused on assessing the impact of organic extracts of PM2.5 collected in Seoul, South Korea on primary human lung epithelial cells and identifying the relevant components and sources which induced lung epithelial cell injury. Twelve selected PM2.5 samples from May 2016 to January 2017 were used to evaluate the effects of organic compounds of PM2.5 on inflammation, cellular aging, and macroautophagy in human lung epithelial cells isolated from healthy donors. Organic extracts of PM2.5 specifically induced neutrophilic chemokine, interleukin-8, via extracellular signal-regulated kinase activation. While average PM2.5 mass concentrations, OC and EC had no significant correlations, the polycyclic aromatic hydrocarbons and n-alkanes were the most relevant components of PM2.5 with neutrophilic inflammation. Vegetative detritus and residential bituminous coal combustion sources were strongly correlated with neutrophilic inflammation, aging, and macroautophagy activation.
Though numerous studies are available on the characterization and source apportionment of PM2.5 in South Korea and China, studies on simultaneous ground-based PM2.5 monitoring and source apportionment in two countries are not available. In this study, simultaneous daily ground-based monitoring of PM2.5 in Seoul and Beijing was conducted and the positive matrix factorization (PMF) model was utilized for the source apportionment of ambient PM2.5 in the two sites. While nine contributing factors were identified, secondary nitrate, secondary sulfate, mobile, biomass burning, incineration, soil, and aged sea salt sources were commonly found in both sites. Additionally, industry combined with coal combustion and oil combustion sources were identified in Seoul site and industry and coal combustion sources were identified for Beijing site. Ionic species (SO42โ, NO3โ, and NH4+) accounted for more than 50% of the total mass concentration of PM2.5, and secondary nitrate and secondary sulfate were the most dominant sources in both sites. Since secondary aerosols are largely affected by precursors from primary emissions and meteorological conditions, the variations in the heating (November 15th to March 15th) and non-heating (March 16th to November 14th) seasons were analyzed. Potential source contribution function (PSCF) maps showed that the potential source areas of secondary nitrate and secondary sulfate for Seoul and Beijing were in mostly located in north and east china, thus both sites are affected by regional and long-range transport. During the heating season, industrial complex areas in northern China were shown as potential source areas for Beijing and coal-fired power plants near the Yangtze River and Henan province were identified as potential source areas for Seoul. During the non-heating season, coastal areas in eastern China to west part of South Korea were found to be potential source areas of secondary nitrate and secondary sulfate in both sites.
This study focused on investigating the characteristics of organic compounds and sources of the PM2.5 organic extracts collected in Seoul, South Korea, and Beijing, China, and evaluated the production of PM2.5 organic extract induced IL-8 on human lung epithelial cells. The expression levels of IL-8 in Beijing were significantly higher than that of Seoul. Moreover, organic compounds within PM2.5 were found to be more important in inducing neutrophilic inflammation than PM2.5 mass concentrations itself. For Seoul, PAHs and biomass burning source showed strong correlations with IL-8 expression levels. However, organic compounds such as aliphatic diacaids, alkylcyclohexanes and alkanoic acids showed positive correlations with expression levels of IL-8 at Beijing. In addition, biogenic SOC and anthropogenic SOC showed strong correlations with IL-8 expression levels. The results indicated that organic compounds and sources which play important role in inflammation at Seoul and Beijing are different.Chapter 1. Backgrounds 1
1. Introduction 3
2. Objectives of the study 7
3. References 9
Chapter 2. The impact of organic extracts of seasonal PM2.5 on primary human lung epithelial cells and their chemical characterization 15
Abstract 17
1. Introduction 19
2. Materials and methods 21
2.1 Sampling site and collection procedure 21
2.2 Organic extraction of the collected PM2.5 samples 21
2.3 Cells 22
2.4 Cell viability 22
2.5 Protein extraction and western blot analysis 23
2.6 Multiplex bead assay 23
2.7 GC/MS analysis and OC/EC analysis 23
2.8 Source apportionment of organic compounds in PM2.5 using CMB model 24
3. Results 25
3.1 The effect of PM2.5 organic compounds on cell viability in lung epithelial cells (BEAS-2B) 25
3.2 The effect of PM2.5 organic compounds on cytokine production and the expression of aging
and macroautophagy markers in BEAS-2B cells 27
3.3 The effect of PM2.5 organic compounds on inflammation, aging, and macroautophagy
activation in primary HAECs 31
3.4 Analysis of PM2.5 constituents correlated with inflammation, aging, and macroautophagy
activation 34
3.5 Analysis of CMB results correlated with inflammation, aging, and macroautophagy
activation 44
4. Discussion 49
5. Conclusions 52
References 53
Chapter 3. Source apportionment of PM2.5 in Seoul, South Korea and Beijing, China 61
Abstract 63
1. Introduction 65
2. Methods 67
2.1 Description of sampling sites 67
2.2 Sampling procedure and chemical analyses 67
2.3 Source apportionment using PMF 68
2.4 Conditional probability function (CPF) 69
2.5 Backward trajectory and potential source contribution function (PSCF) 70
3. Results and Discussion 72
3.1 Seasonal variations of chemical constituents of PM2.5 72
3.1.1 Seoul 75
3.1.2 Beijing 76
3.2 Source apportionment 78
3.3 Potential source contribution function results for heating and non-heating seasons 102
4. Conclusions 106
References 108
Chapter 4. Characteristics of PM2.5 organic extracts from Seoul and Beijing on human lung epithelial cells 123
Abstract 125
1. Introduction 127
2. Materials and methods 129
2.1 Sampling sites and collection procedure 129
2.2 PM2.5 chemical analyses 129
2.3 Cell culture and exposure 130
2.4 Source apportionment of organic compounds in PM2.5 using PMF 131
2.5 Trajectory cluster analysis 131
3. Results and discussion 132
3.1 PM2.5 and chemical constituents 132
3.2 PMF results 139
3.3 Cluster analysis and expression levels of IL-8 at Seoul and Beijing 149
4. Conclusions 153
References 155
Chapter 5. Conclusions 163
1. Summary 165
1.1 The impact of organic extracts of seasonal PM2.5 on primary human lung epithelial cells and
their chemical characterization 165
1.2 Source apportionment of PM2.5 in Seoul, South Korea and Beijing, China 166
1.3 Characteristics of PM2.5 organic extracts from Seoul and Beijing on human lung epithelial
cells 167
2. Conclusions 169
APPENDIX 173
๊ตญ๋ฌธ์ด๋ก 179๋ฐ
Expanding its therapeutic utility against solid cancers
ํ์๋
ผ๋ฌธ (๋ฐ์ฌ)-- ์์ธ๋ํ๊ต ๋ํ์ : ์ฝํ๋ํ ์ฝํ๊ณผ, 2019. 2. ์ด์ฐ์ธ.Over two decades ago, the proteasome was considered a risky or even untenable therapeutic target. Today proteasome inhibitors (PIs) are a mainstay in the treatment of multiple myeloma (MM) and have sales in excess of three billion US dollars annually. More importantly, the availability of PIs has greatly improved the survival and quality of life for patients with MM. Carfilzomib (CFZ) is the second-in-class PI with much improved efficacy and safety profiles over bortezomib, the first-in-class PI, for MM therapy. Despite the remarkable efficacy of CFZ against MM, the clinical trials in patients with solid cancers yielded rather disappointing results with minimal clinical benefits. The potential for improvement remains and the development and optimal use of PIs for solid cancer therapy continues to be an active area of research. Rapid degradation of CFZ in vivo and its poor penetration to tumor sites is considered to be major factors limiting its efficacy against solid cancers. To expand the utility of CFZ to solid cancer therapy, the aim was to overcome the pharmaceutical limitations of CFZ, and current findings may provide important insights in the development of next-generation PIs. As one of approaches to improve the pharmacokinetic profiles of CFZ, a novel polymer micelle-based formulation of CFZ was developed. In the previous report, polymer micelles (PMs) composed of biodegradable block copolymers poly(ethylene glycol)-poly(caprolactone) (PEG-PCL) were shown to improve the metabolic stability of CFZ in vitro. In Chapter I, in vivo anticancer efficacy and pharmacokinetic profiles were assessed using CFZ-loaded PM composed of PEG-PCL-deoxycholic acid (CFZ-PM). Despite in vitro metabolic protection of CFZ, CFZ-PM displayed in vivo anticancer efficacy in mice bearing human lung cancer xenograft (H460) comparable to that of the clinically used cyclodextrin-based CFZ (CFZ-CD) formulation. The plasma pharmacokinetic profiles of CFZ-PM were also comparable to those of CFZ-CD. The residual tumors that persisted in xenograft mice receiving CFZ-PM displayed an incomplete proteasome inhibition. In summary, these results showed that despite its favorable in vitro performances, CFZ-PM formulation did not improve in vivo anticancer efficacy and accessibility of active CFZ to solid cancer tissues over CFZ-CD. Thus, it seems to be necessary to consider potential confounding factors in translating in vitro results to in vivo settings and to develop another type of nanoformulation with an enhanced in vivo stability. In Chapter II, it was investigated whether a nanocrystal (NC) formulation enhances in vivo stability and anticancer efficacy of CFZ against breast cancer. The surface of NC was coated with albumin in order to enhance the formulation stability and drug delivery to tumors via interactions with albumin-binding proteins located in and near cancer cells. The novel albumin-coated NC formulation of CFZ (CFZ-alb NC) displayed improved metabolic stability and enhanced cellular interactions, uptake, and cytotoxic effects in breast cancer cells in vitro. CFZ-alb NC also showed greater anticancer efficacy in a murine 4T1 orthotopic breast cancer model than CFZ-CD. Overall, these results demonstrated the potential of CFZ-alb NC as a viable formulation for breast cancer therapy. These studies may provide valuable insights into the future efforts to validate the potential of CFZ-based therapy for breast cancer and to develop effective CFZ delivery strategies that can be used to treat solid cancers.ํ์ฌ ์์์์ ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์๋ 2์ธ๋ ํ๋กํ
์์ข ์ ํด์ ์ธ carfilzomib (CFZ)์1์ธ๋ ํ๋กํ
์์ข ์ ํด์ ์ธ bortezomib๊ณผ ๋๋ถ์ด ๋ค๋ฐ์ฑ ๊ณจ์์ข
์น๋ฃ์ ๋งค์ฐ ํ๊ธฐ์ ์ธ ์น๋ฃํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ด๊ณ ์๋ค. CFZ์ bortezomib ๋ณด๋ค ํฅ์๋ ํญ์ ํจ๊ณผ ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ, ๊ตฌ์กฐ์ ์ผ๋ก epoxyketone pharmacophore๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ณ ์์ด ํ๊ฒ์ธ ํ๋กํ
์์ข์ ๋ณด๋ค ์ ํ์ ์ผ๋ก ๋ฐ์ํ์ฌ ๊ฐ์ ๋ ์์ ์ฑ ํ๋กํ์ผ์ ๋ํ๋ธ๋ค. ํ์ง๋ง ์์ฉ์ฑ์ด ๋งค์ฐ ๋ฎ๊ณ 1์๊ฐ ์ด๋ด์ ์ฒด๋ด์์ ๋๋ถ๋ถ ์์ค๋๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ณด์ธ๋ค๋ ์ ํ์ ์ด ์๋ค. ์ด๋ CFZ์ ํฉํ์ด๋ backbone๊ณผ epoxyketone ๊ตฌ์กฐ๊ฐ ๋์ฌ ๋ฐ์์ ์ทจ์ฝํ์ฌ, ์ฒด๋ด ๋์ฌ๊ฐ ๋น ๋ฅธ ์๊ฐ ๋ด์ ์ผ์ด๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์งง์ ๋ฐ๊ฐ๊ธฐ์ ์ฝ๋ฌผ๋ํํ์ ํน์ฑ์ ๋ณด์ด๋ ๊ฒ์ผ๋ก ์ฌ๋ฃ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ์ ํ ์ ์ ๊ทน๋ณตํ๊ธฐ ์ํด ๋๋
ธ์ ํ์ ๋์
ํ๋ค๋ฉด CFZ์ ์ฝ๋ฌผ๋ํํ์ ๋ฌธ์ ์ ์ ํด๊ฒฐํ๊ณ ๋ ๋์๊ฐ ์ฝ๋ฌผ๋๋ ฅํ์ ํน์ฑ๋ ๊ฐ์ ํ ์ ์์ด ๊ณ ํ์ ํ์์๊ฒ ์ ์ฉ ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ ํฅ์์ ๋ํ ์์ํ๋ ๋ฐ, ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ CFZ์ ์๋ก์ด ๋๋
ธ์ ํ์ ๊ฐ๋ฐํ๊ณ ๊ณ ํ์ ์ธํฌ์ฃผ์ ์คํ ๋๋ฌผ ๋ชจ๋ธ์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ํญ์ ํจ๋ฅ์ ํ๊ฐ ํ์๋ค.
์ด์ ์ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์๋ถํด์ฑ ํด๋ฆฌ๋จธ์ธ ํด๋ฆฌ์ํธ๋ ๊ธ๋ฆฌ์ฝ๊ณผ ํด๋ฆฌ์นดํ๋ก๋ฝํค์ผ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋ ํด๋ฆฌ๋จธ๋ง์ด์
์ CFZ์ loading ํ์์ ๊ฒฝ์ฐ in vitro ์คํ๊ณ์์ ๋์ฌ ์์ ์ฑ์ด ํฅ์๋์์ ์ด๋ฏธ ๋ณด๊ณ ํ ๋ฐ๊ฐ ์๋ค. ์ด์ ๋ณธ ๋
ผ๋ฌธ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ ํ ์ฐ๊ตฌ๋์๋ CFZ์ ํฌํจํ๋ ํด๋ฆฌ๋จธ๋ง์ด์
๋๋
ธ์ ํ(CFZ-PM)์ ํญ์ ํจ๋ฅ์ ํฅ์ ์ฌ๋ถ๋ฅผ ์ธ๊ฐ ํ์ ์ธํฌ์ฃผ H460๊ฐ ์ด์๋ ๋ง์ฐ์ค ์คํ ๋๋ฌผ ๋ชจ๋ธ์์ ํ๊ฐํ์ฌ ๋ณด์๋ค. CFZ-PM๋ฅผ ํฌ์ฝํ ๋ง์ฐ์ค์์ ์ข
์ ์ฆ์ ์ต์ ํจ๊ณผ๊ฐ ๋ํ๋๊ธฐ๋ ํ์์ง๋ง, ์์์ ์ผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ ์ฌ์ดํด๋ก ๋ฑ์คํธ๋ฆฐ ๊ธฐ๋ฐ์ CFZ ์ ์ (CFZ-CD)๋ณด๋ค ์ฐ์ํ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ด์ง๋ ์์๋ค. ์ด๋ CFZ-PM์ ํ์ฅ ์ฝ๋ฌผ๋ํํ ํ๋กํ์ผ์ด CFZ-CD๊ณผ ์ ์ฌํ์๊ณ , CFZ-PM์ด ์ด์ข
์ด์ ๋ง์ฐ์ค์์ ์๋ ํ์ ์กฐ์ง์ ๋ํ CFZ์ ์ ๊ทผ์ฑ์ด ์ฆ๊ฐํ์ง ๋ชปํ์ฌ ํ์ ์กฐ์ง์ ์กด์ฌํ๋ ํ๋กํ
์์ข์ ์ผ๋ถ๋ง ์ต์ ํ๋ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ผ๋ก ์ฌ๋ฃ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก, ๋ณด๋ค ์ ์ ์์ ์ฑ์ด ๋๊ณ ํจ๊ณผ์ ์ผ๋ก CFZ ์ ์์กฐ์ง์ผ๋ก ์ ๋ฌ ํ๊ธฐ ์ํด ์๋ก์ด ๋๋
ธ์ ํ์ CFZ์ ์ค๋นํ์๋ค.
์น์์ฑ์ด ์ฝํ CFZ์ ์ฝ๊ฒ ๊ฒฐ์ ํ๋๋ ํน์ง์ ๊ฐ๊ณ ์์ด ์ฒด๋ด ์์ ์ฑ์ด ๋์ ๋๋
ธํฌ๋ฆฌ์คํ ์ ์ ๋ก ์ ํํ๊ฐ ๊ฐ๋ฅํ๋ฆฌ๋ผ๋ ํ๋จ ํ์ CFZ์ ๋๋
ธํฌ๋ฆฌ์คํ ์ ์ ๋ก ๊ฐ๋ฐํ์๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ CFZ ๋๋
ธํฌ๋ฆฌ์คํ ์ ํ์ ํ๋ฉด์ ์๋ถ๋ฏผ์ผ๋ก ์ฝํ
ํ์ฌ ์์ธํฌ ๋ฐ ์์ธํฌ ์ฃผ๋ณ์ ์์นํ ์๋ถ๋ฏผ ๊ฒฐํฉ ๋จ๋ฐฑ์ง๊ณผ์ ์ํธ ์์ฉ์ ํตํด ์ข
์์ ๋ํ ์ฝ๋ฌผ ์ ๋ฌ์ ํฅ์์ํฌ ์ ๋ต์ ์ธ์ ๋ค. ์๋ถ๋ฏผ์ด ์ฝํ
๋ CFZ ์ ๋๋
ธํฌ๋ฆฌ์คํ ์ ์ (CFZ-alb NC)๋ 280nm ํฌ๊ธฐ๋ก์ ์ฝ 80%์ ๋์ ์ฝ๋ฌผ loading content๋ฅผ ๋ํ๋ด์๋ค. CFZ-alb NC ์ in vitro ์ in vivo ์คํ๊ณ์์ ํฅ์๋ ๋์ฌ ์์ ์ฑ์ ๋ณด์์ ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ, CFZ solution๊ณผ ๋น๊ตํ์์ ๊ฒฝ์ฐ ์ฌ๋์ ์ฌ๋ฌ ์ ๋ฐฉ์ ์ธํฌ์ฃผ์์ ํฅ์๋ ์ธํฌ ์นจํฌ ๋ฅ๋ ฅ ๋ฐ ์ธํฌ ๋
์ฑ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋๋ค. ๋ํ CFZ-alb NC์ ๋ง์ฐ์ค์ ์ ๋ฐฉ์ ์ธํฌ์ฃผ์ธ 4T1๊ฐ ์ด์๋ BALB/C ๋ง์ฐ์ค orthotopic ์ ๋ฐฉ์ ์คํ ๋๋ฌผ ๋ชจ๋ธ์ ํฌ์ฝ ํ์์ ๊ฒฝ์ฐ ๋ถ์์ฉ์ด ์์ด CFZ-CD๋ณด๋ค ๋ ํฅ์๋ ํญ์ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋๋ค. ์ด๋CFZ-alb NC์ ์ฝํ
๋ ์๋ถ๋ฏผ์ด ์ ๋ฐฉ์ ์กฐ์ง์ ๊ณผ๋ฐํ ๋์ด์๋ ์๋ถ๋ฏผ ๊ฒฐํฉ ๋จ๋ฐฑ์ง์ธ SPARC๊ฐ ๊ด์ฌํ๋ ์ ๋ฌ ๋ฉ์ปค๋์ฆ์ ๊ธฐ๋ฐํจ์ ๊ฒ์ฆํ์๋ค. ์ด ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ํตํด ์ ๋ฐฉ์ ์น๋ฃ์ ์ ์ฉ ๊ฐ๋ฅํ CFZ-alb NC ๋๋
ธ์
์ ์ ์ ํ์ ์ ์ฌ๋ ฅ์ ์
์ฆํ์๋ค.ABSTRACT.......................................................................................................................................................I
CONTENTS.....................................................................................................................................................III
LIST OF TABLES..............................................................................................................................................VI
LIST OF FIGURES............................................................................................................................................VII
INTRODUCTION: The review of next-generation proteasome inhibitors for cancer research..............................1
1. Proteasomes............................................................................................................................................2
2. Proteasome inhibitor drugs in clinical use for cancer therapy....................................................................4
2.1. Bortezomib (BTZ, PS-341, Velcade): Rise of proteasome inhibitors as an anticancer agent..............5
2.2. Carfilzomib (CFZ, PR-171, Kyprolisยฎ): Novel mode of proteasome inhibition.....................................8
2.3. Ixazomib (IXZ, MLN9708, Ninlaroยฎ): First oral proteasome inhibitor drug.......................................12
3. Drug resistance (acquired or de novo): Major hurdles in improving PI therapy.........................................13
4. Development strategies for next-generation proteasome inhibitors........................................................14
4.1. Immunoproteasome-selective inhibitors..........................................................................................15
4.2. Peptide-based proteasome inhibitors..............................................................................................15
4.3. Non-peptide-based proteasome inhibitors......................................................................................15
4.4. Application of drug delivery system on proteasome inhibitors.........................................................17
CHAPTER I. Polymer micelle formulation for the proteasome inhibitor drug carfilzomib: Anticancer efficacy and
pharmacokinetic studies in mice...................................................................................................................19
1. Introduction..........................................................................................................................................20
2. Material and methods............................................................................................................................21
3. Results...................................................................................................................................................24
3.1. Physicochemical properties of CFZ-PM............................................................................................24
3.2. In vivo anticancer efficacy of CFZ-PM in H460 xenograft mice.........................................................25
3.3. Proteasome inhibition in post-treatment xenograft tumor tissues and whole blood samples collected
from mice that received CFZ-PM or CFZ-CD.....................................................................................25
3.4. Comparison of plasma PK profiles of CFZ-PM and CFZ-CD in ICR mice.............................................28
4. Discussion.............................................................................................................................................29
CHAPTER II. Expanding therapeutic utility of carfilzomib for breast cancer therapy by novel albumin-coated nanocrystal formulation................................................................................................................................32
1. Introduction..........................................................................................................................................33
2. Material and methods...........................................................................................................................35
3. Result and discussion............................................................................................................................43
3.1. Preparation and characterization of CFZ-alb NC..............................................................................43
3.2. Enhanced physical and metabolic stability of CFZ-alb NC.................................................................46
3.3. Enhanced cellular uptake and cytotoxic effects of CFZ-alb NC in breast cancer cell lines...................48
3.4. Enhanced in vivo anticancer efficacy of CFZ-alb NC in BALB/C bearing 4T1 breast cancer cell...........51
3.5. Comparison of PK and BD profiles of CFZ-alb NC with CFZ-CD........................................................53
3.6. SPARC-dependent uptake of CFZ-alb NC to cancer cells...................................................................57
4. Supporting information.........................................................................................................................60
4.1. Supporting experimental methods..................................................................................................60
4.2. Supporting table.............................................................................................................................63
4.3. Supporting figures..........................................................................................................................64
CONCLUSION................................................................................................................................................70
REFERENCES.................................................................................................................................................72
๊ตญ๋ฌธ ์ด๋ก.......................................................................................................................................................83
APPENDIX.....................................................................................................................................................85Docto
5'-3' exoribonuclease Rat1์ ์ํ RNA ์คํฉํจ์ II์ ์ ์ฌ ์ข ๊ฒฐ ๊ธฐ์์ ํน์ง ๊ท๋ช
ํ์๋
ผ๋ฌธ (๋ฐ์ฌ)-- ์์ธ๋ํ๊ต ๋ํ์ : ์๋ฌผ๋ฌผ๋ฆฌ ๋ฐ ํํ์๋ฌผํ๊ณผ, 2015. 8. ์ด์คํธ.The 5-3 exoribonuclease Rat1 promotes termination of RNA polymerase II (RNAPII) on protein-coding genes, but its underlying molecular mechanism is still poorly understood. Using in vitro transcription termination assay, I have found that RNAPII is prone to terminate more effectively by Rat1/Rai1 when its catalytic site is disrupted due to NTP misincorporation, proposing that paused RNAPII often found in vivo near termination sites might adopt similar configuration for Rat1 to trigger termination. Intriguingly, Rat1 does not terminate E. coli RNAP, implying that specific interaction between Rat1 and RNAPII may also contribute to termination. Furthermore, the efficiency of termination increases as the RNA transcript being degraded by Rat1 gets longer. It suggests that Rat1 may generate a driving force for dissociating RNAPII from the template while degrading the nascent transcripts to catch up the polymerase. These results indicate that multiple mechanistic features contribute to Rat1-mediated termination of RNAPII.ABASTRACT--------------------------------------------------------------------------------- i
TABLE OF CONTENTS ------------------------------------------------------------------ ii
LIST OF FIGURES -------------------------------------------------------------------- iii-iv
LIST OF TABLES -------------------------------------------------------------------------- v
LIST OF ABBREVIATIONS ------------------------------------------------------------ vi
1. INTRODUCTION
1.1. RNA Polymerases II and transcription process ---------------------------------- 1
1.2. Importance of transcription termination study ----------------------------------- 7
1.3. Two distinct termination pathways: for mRNAs vs non-coding RNAs ------ 7
1.4. The role of Rat1 and characterization of its interacting partners -------------- 8
1.5. Previous studies on Rat1/Rai1/Rtt103 complex regarding transcription termination in-vitro ----------------------------------------------------------------- 14
1.6. Characteristics of RNAPII movements:pausing, backtracking and reactivation -------------------------------------------------------------------------- 14
1.7. RNAPII pausing induced by NTP misincorporation via template misalignment ------------------------------------------------------------------------ 17
1.8. Sequence-specific RNAPII pausing ---------------------------------------------- 19
1.9. Aims of this study ------------------------------------------------------------------ 19
2. MATERIALS AND METHODS
2.1. Strains and plasmids construction ----------------------------------------------- 22
2.2. Protein expression and purification ---------------------------------------------- 22
2.3. in-vitro transcription termination assay ------------------------------------------ 23
2.4. ATPase activity assay -------------------------------------------------------------- 26
2.5. Helicase assay ----------------------------------------------------------------------- 26
2.6. Western blot ------------------------------------------------------------------------- 26
3. RESULTS
3.1. in-vitro transcription termination assay ------------------------------------------ 27
3.2. Purification of RNAPII and Rat1/Rai1 recombinant proteins ---------------- 27
3.3. Rat1/Rai1 terminates efficiently RNAPII in the presence of ATP in-vitro - 27
3.4. Rat1/Rai1 does not have an ATPase activity ----------------------------------- 28
3.5. NTP misincorporation induces RNAPII pausing and enhances termination by Rat1/Rai1 ---------------------------------------------------------------------------- 34
3.6. Other yeast 5-3 exoribonucleases can terminate RNAPII efficiently at least in-vitro. Rat1/Rai1 cannot terminate E. coli RNAP in-vitro. ----------------- 38
3.7. The length of RNA degraded by Rat1 affects RNAPII termination --------- 43
3.8. 5-3 exoribonuclease activity of Rat1 is essential for RNAPII termination -------------------------------------------------------------------------------------------- 46
4. Discussion ------------------------------------------------------------------------------- 51
5. References ------------------------------------------------------------------------------ 55
6. Abstract in Korean --------------------------------------------------------------------60Docto
๋์ผํ ๊ธฐ์ ์ง๋จ ๋ด์ ๊ณ์ดํ์ฌ ์ฌ์ด์ ๋ธ๋๋ ์ฌ์ฉ๋ฃ์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ
ํ์๋
ผ๋ฌธ (์์ฌ)-- ์์ธ๋ํ๊ต ๋ํ์ : ๋ฒ๊ณผ๋ํ ๋ฒํ๊ณผ, 2018. 8. ์ด์ฐฝํฌ.์ด ๊ธ์ ๋์ผํ ๊ธฐ์
์ง๋จ ๋ด์ ์ํ๋ ๋ฒ์ธ์ธ๋ฒ์ ํน์๊ด๊ณ๊ฐ ์๋ ๊ณ์ดํ์ฌ ์ฌ์ด์์ ํด๋น ๊ธฐ์
์ ๋ํํ๋ CI ๋ฑ ๋ธ๋๋๋ฅผ ์ฌ์ฉํจ์ ์์ด, ๊ทธ ์ํ๊ถ์ด ์ด๋ค ๊ธฐ์
์ ๊ท์๋๋์ง ํ๋จํ๋ ๊ธฐ์ค ๋ฐ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ ์ง๊ธยท์์ทจ์ ์ ์ ์ฑ๊ณผ ์ด ๋ ์์ทจํ๋ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ์ ํ๊ฐ ๊ธฐ์ค์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ์ด๋ค.
์ต๊ทผ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ์ ์์ทจ์ ๊ด๋ จํ์ฌ ์ธ๋ฒ์ ๊ด์ ์์ ์ด๋ค ๊ธฐ์
์ ๋ํ์ฌ ์ด๋ป๊ฒ ๊ณผ์ธ๋ฅผ ํ ๊ฒ์ธ์ง ๋ฐ ์ฌ์ฉ๋ฃ ์๋์ ๋ํ ๊ณผ์ธ์ฒ๋ถ์ด ์ ๋นํ์ง ๋ฑ์ ๊ดํ์ฌ ๋
ผ๋์ด ์๋ค. ์ด๋ฌํ ๋
ผ๋์ด ์๊ฒจ๋ ๋ฐฐ๊ฒฝ์, ์ง์ฃผํ์ฌ ์ฒด์ ๋ก ๊ธฐ์
๊ตฌ์กฐ์กฐ์ ์ ์ ๋ํ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ง์ ๊ธฐ์
์ง๋จ ๋ด์ ์ง์ฃผํ์ฌ๊ฐ ์๊ฒจ๋ฌ๊ณ , ์ง์ฃผํ์ฌ ๋ฑ์ด ์ค์ํ ์์ต ์ฐฝ์ถ ๋ฐฉ์์ผ๋ก ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ ์์ทจ๋ฅผ ์ ํํ์๋ ๊ฒ์์ ์ฐพ์ ์ ์๋ค. ์ด์ ๋ง๋ฌผ๋ ค ์ฐ๋ฆฌ๋๋ผ ๊ธฐ์
์ง๋จ๋ค์ด 2000๋
๋ ์ดํ ๋น๋ก์ ๊ทธ๋ฃน CI ๋ฑ์ ๊ดํ ์ธ์์ ํ๋ฉด์ ๊ทธ๋ฃน์ ๋ํ๋ด๋ CI ๋ฑ์ ๋ํ ์ํ๊ถ์ ์ ๊ทน์ ์ผ๋ก ๊ด๋ฆฌํ๊ธฐ ์์ํ์๋ค. ๋ถ์์ ์ผ๋ก ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ์ ์ง๊ธ ๋ฐ ์์ทจ๋ ํน์๊ด๊ณ ์๋ ๊ณ์ดํ์ฌ ์ฌ์ด์์ ์ด์ต์ ๋ถ์ฌํ๋ ๊ธฐ๋ฅ๋ ํ๋ค. ๊ณผ์ธ๊ด์ฒญ์์ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ ์์ทจ์ ๊ดํ์ฌ ๋ฒ์ธ์ธ๋ฒ ์ 52์กฐ์ ๋ถ๋นํ์๊ณ์ฐ๋ถ์ธ์ ํด๋นํ๋์ง ์ฌ๋ถ์ ๊ดํ์ฌ ์กฐ์ฌํ๊ณ ๊ณผ์ธ์ฒ๋ถ์ ํ์์ผ๋, ์ด๋ฅผ ํ๋จํ๋ ๋ช
ํํ ๊ธฐ์ค์ด ์์ด ๊ณผ์ธ๊ด์ฒญ์ ํ๋จ์ด ์ผ๊ด๋์ง ๋ชปํ์๋ ์ฌ๋ก๋ ์์๋ค. ํ์ฌ ์ฐ๋ฆฌ ๋ฒ์ธ์ธ๋ฒ์๋ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ์ ๊ท์ ๋ฐ ํ๊ฐ์ ๊ดํ ๋ณ๋์ ๊ท์ ์ด ์๋ ์ํ์ด๋ค. ๊ณผ์ธ๊ด์ฒญ์ ์ผ๊ด๋์ง ๋ชปํ ์
์ฅ์ ๊ธฐ์
์ ์์ฌ๊ฒฐ์ ์ ์ํฅ์ ์ฃผ๊ณ , ๊ถ๊ทน์ ์ผ๋ก ํ๋ฒ์ ๊ตญ๋ฏผ์ ๊ธฐ๋ณธ๊ถ ๋ณด์ฅ ์ฐจ์์์ ๊ตญ๋ฏผ์ ๋ฒ์ ์์ ์ฑ๊ณผ ์์ธก๊ฐ๋ฅ์ฑ์ ํด์น์ง ์๋ ๋ฒ์ ๋ด์์๋ง ๊ตญ๊ฐ์ ์นจ์ต์ ํ์ ํ์๊ฐ ์ ๋นํ๋๋ ๊ฒ์ด๋ฏ๋ก, ๋ช
ํํ ๊ธฐ์ค์ด ์๊ณ ์ผ๊ด๋์ง ์์ ๊ณผ์ธ์ฒ๋ถ์ ๊ตญ๋ฏผ์ ๊ธฐ๋ณธ๊ถ ์นจํด์ ๋ฌธ์ ๋ฅผ ์ผ๊ธฐํ๊ฒ ๋๋ค.
์ด์ ์ด ๊ธ์์๋ ํํ๋ฒ์ ์ฒด๊ณ ํ์์ ์ธ๋ฒ์ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ์ ๊ท์ ๋ฐ ํ๊ฐ์ ๋ํ์ฌ ์ด๋ค ๊ธฐ์ค์ ๋ฐ๋ผ ํ๋จํ ๊ฒ์ธ๊ฐ์ ๋ํ์ฌ ๊ฒํ ํ๊ณ ์ ํ๋ค. ๊ธฐ์
์ง๋จ์ด ์์ ์ ๋ํ๋ด๊ธฐ ์ํ์ฌ ์ฌ์ฉํ๋ CI ๋ฑ์ ๋ธ๋๋๋ ์ํ๊ถ์ ๋ณดํธ ๋์์ ํฌํจ๋๋ฏ๋ก ์ํ๋ฒ์ ์ ์ฉ๋ ๋ฐ๊ฒ ๋๋๋ฐ, ์ธ๋ฒ์ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ์ ๊ท์ ๋ฐ ํ๊ฐ๋ฅผ ๊ฒํ ํ๊ธฐ ์ ์ ์๋ฒ์ ์ํธ ๋ฐ ๋ค๋ฅธ ์ง์ ์ฌ์ฐ๊ถ๊ณผ ๊ตฌ๋ณ๋๋ ์ํ๊ถ์ ํน์ง ๋ฐ ์ํ๋ฒ์ ์ํ๊ถ์ ์ทจ๊ธ์ ๋ํ์ฌ ๋จผ์ ์ดํด๋ณผ ์์ ์ด๋ค.
์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ์ ๊ท์์ ๊ดํ์ฌ ํ๋จํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ์ค์ ๊ธฐ์
์ง๋จ ๋ด๋ถ์์ ์ํ๊ถ์ ์ด๋ป๊ฒ ์ฒ๋ถยท๊ด๋ฆฌํ๋์ง ์ดํด๋ณธ ํ, ํด๋น ์ํ๊ถ์ด ๋๊ตฌ์๊ฒ ๊ท์๋์๋์ง ์ํ๋ฒ ๋ฐ ์๋ฒ, ๋
์ ๊ท์ ๋ฐ ๊ณต์ ๊ฑฐ๋์ ๊ดํ ๋ฒ๋ฅ ๋ฑ์ ํด์๊ณผ ์กฐํ๋กญ๊ฒ ํ๋จํ์ฌ์ผ ํ๋ค. ์ํ๊ถ์ ๊ท์ ํ๋จ๊ณผ ๊ด๋ จํ์ฌ, ์ธ๋ฒ ํด์์ ๊ธฐ๋ณธ ์๋ฆฌ์ธ ์ค์ง๊ณผ์ธ์์น์ ๋ฐ๋ผ ํด๋น ์ํ๊ถ์ ์ง๋ฐฐยท๊ด๋ฆฌํ๋ ์๊ฐ ๋๊ตฌ์ธ์ง ๋ฐํ ์ํ๊ถ์ ๊ท์์ ๊ฒฐ์ ํ์ฌ์ผ ํ๋ค. ์ด ๋ ์ค์ง๊ณผ์ธ์์น์ ๊ดํ ๊ตญ์ธ๊ธฐ๋ณธ๋ฒ ์ 14์กฐ ์ 1ํญ์ด ์ํ๊ถ ๊ท์ ๊ฒฐ์ ์ ์ง์ ์ ์ฉ๋ ์ ์์ ๊ฒ์ด๋ค. ์ค์ง๊ณผ์ธ์์น์ ์ ์ฉํ์ฌ ๊ตฌ์ฒด์ ์ผ๋ก ์ํ๊ถ์ ์ง๋ฐฐยท๊ด๋ฆฌํจ์ผ๋ก์จ ์ป๋ ์ด์ต์ ๋ํ ๋ฉ์ธ์๋ฌด์๋ฅผ ํ๋จํ ๋ ๊ทธ ํ๋จ ๊ธฐ์ค์ผ๋ก, ๊ฐ๊ด์ ์ผ๋ก๋ ์ํ๊ถ์ ๊ฐ์น ํ์ฑ ๋ฐ ์ ์ง๋ฅผ ์ํ์ฌ ํ์ํ ๋น์ฉ ๋ฑ์ ๊ธฐ์
์ง๋จ ๋ด์์ ์ด๋ค ๊ธฐ์
์ด ๋ถ๋ดํ๋์ง ๋ฐ ํด๋น ์ํ๊ถ์ด ์ด๋ป๊ฒ ์ฌ์ฉ๋์๋์ง, ์ด๋ค ๊ธฐ์
์ด ํด๋น ์ํ๊ถ์ ์ฒ๋ถ ๋ฐ ๊ด๋ฆฌ์ ๊ดํ ์์ฌ๊ฒฐ์ ์ ํ๊ณ ์ฒ๋ถํ์๋ฅผ ํ๊ฑฐ๋ ๋์์ ํ ์ ์๋์ง ๋ฑ์ ๋ค ์ ์๋ค. ์ฃผ๊ด์ ์ผ๋ก๋ ํด๋น ๊ธฐ์
์ง๋จ ๋ด์์ ์ ์ํ๊ถ์ ์ง๋ฐฐยท๊ด๋ฆฌํ๋ ์๋ฅผ ์ด๋ค ์๋ก ์ธ์ํ๋์ง ๋ฐ ์ํ๊ถ๊ณผ ๊ด๋ จ๋ ์ค์ํ ์์ฌ๊ฒฐ์ ์ ์ด๋ค ์๊ฐ ํ๋์ง ๋ฑ์ ๊ธฐ์ค์ ์ฌ์ฉํ ์ ์์ ๊ฒ์ด๋ค. ์ด๋ ๊ฒ ์ํ๊ถ์ ๊ท์์ด ์ ํด์ง๋ฉด ์ํ๊ถ ์์ฒด๋ก๋ถํฐ ์ป์ ์ ์๋ ์ด์ต๊ณผ ์ํ๊ถ ์ด์ธ์ ์์๋ก๋ถํฐ ์ป์ ์ ์๋ ์ด์ต์ด ์ด๋ ์ ๋์ธ์ง ํ์
ํ์ฌ, ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ์ ๋ํ ๋๊ฐ๊ฐ ์ ๋นํ ์์๊ฒ ๊ท์๋๋๋ก ํ์ฌ์ผ ํ๋ค.
์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ์ ํ๊ฐ์ ๊ด๋ จํ์ฌ, ํํ ๋ฒ์ธ์ธ๋ฒ ์ํ๋ น ์ 89์กฐ์ ์๊ฐ๋ฅผ ํ๋จํ๋ ๊ท์ ์ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ์ ๋ํ ๊ด๋
์ด ํ์ฑ๋๊ธฐ ์ ์ ์ ์ ๋ ๊ฒ์ด์ด์ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ ํ๊ฐ์ ์ ์ฉ๋๊ธฐ ์ ์ ํ์ง ์์ ๋ถ๋ถ์ด ๋ง๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ ์์ทจ์ ๊ด๋ จ๋ ๊ณผ์ธ์ฒ๋ถ์ ํ๋ ค๋ฉด ํํ๋ฒ์ ์ ์ฉํ์ฌ์ผ ํ๋ฏ๋ก, ํํ๋ฒ ํ์์ ์ ์ ํ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ๋ฅผ ํ๊ฐํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ์ด๋ค ์ ์ ๊ณ ๋ คํ์ฌ์ผ ํ ๊ฒ์ธ์ง ๊ฒํ ๊ฐ ํ์ํ๋ค. ํ์ค์ ์ผ๋ก๋ ๊ฐ์ ํ๊ฐ๋ฒ์ธ์ ๊ฐ์ ํ๊ฐ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋ฐ๋ผ ๋งค์ถ์ก์ ๊ณฑํ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ์ ์์จ์ ํ์ ํ์ฌ ๊ทธ ์ฌ์ฉ๋ฃ๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ๊ฐ ๊ฐ์ฅ ๋ง์ ๊ฒ์ธ๋ฐ, ์ด๋ฌํ ๋ฌดํ์์ฐ์ ์ฌ์ฉ๋ฃ๋ฅผ ํ๊ฐํ๋ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์์ฅ์ ๊ทผ๋ฒ, ์์ต์ ๊ทผ๋ฒ, ์๊ฐ์ ๊ทผ๋ฒ ๋ฑ๊ณผ ๋ก์ดํฐ๊ณต์ ๋ฒ์ด ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ธ๋ฒ์ ์ ์ ํ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ๋ฅผ ์ฐ์ถํ๊ธฐ ์ํ์ฌ ์์ ๊ฐ์ ๋ค์ํ ๋ฌดํ์์ฐ์ ํ๊ฐํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ํ์ฉํ๋ค๊ณ ํ์ฌ๋ ์๋ฒฝํ๊ฒ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ๋ฅผ ํ๊ฐํ ์๋ ์๋ ๊ฒ์ด ํ์ค์ด๋ค. ๋จ, ํํ๋ฒ ํ์์ ๊ฐ์ฅ ํฉ๋ฆฌ์ ์ธ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ๋ฅผ ์ฐ์ถํ๊ธฐ ์ํ์ฌ, ํด๋น ์ํ๊ถ์ด ํ๊ฐ ๊ณผ์ ์์ ํด๋น ์ํ๊ถ์ด ์๋น์์ ์์ฌ๊ฒฐ์ ์ ์ด๋ ์ ๋๋ก ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋๊ฐ๋ฅผ ๊ตฌ์ฒด์ ์ผ๋ก ๊ณ ๋ คํ์ฌ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ๋ฅผ ์ ํด์ผ ํ๋ค. ๋ค๋ง ๊ฐ์ ํ๊ฐ๋ฒ์ธ์ ๊ฐ์ ํ๊ฐ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ๊ฐ์ฅ ํฉ๋ฆฌ์ ์ธ ํ๊ฐ ๊ฒฐ๊ณผ๋ผ ํ๊ธฐ๋ ์ด๋ ต๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ์ค์ง์ ์ผ๋ก ๊ฐ์ ํ๊ฐ๋ฒ์ธ์ ๊ฐ์ ํ๊ฐ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ์ต์ข
์ ์ธ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ๋ก ๊ฒฐ์ ๋๋ ์ฌ์ค ์์ฒด๊ฐ ํ๋นํ์ง ๋ค์ ์๊ฐํด ๋ณด์์ผ ํ๋ค. ๊ถ๊ทน์ ์ผ๋ก๋ ๊ตญ์ธ์ฒญ, ๊ณต์ ๊ฑฐ๋์์ํ, ํนํ์ฒญ ๋ฑ์ ๊ด๊ณ ๊ธฐ๊ด์ด ๊ธฐ์
์ง๋จ์ ์ํ๊ถ ๊ด๋ฆฌ์ ๊ดํ ์ง์นจ์ ๋ง๋ จํ์ฌ ๊ตญ๋ฏผ์ ์์ธก๊ฐ๋ฅ์ฑ์ ๋์ด๋ ๊ฒ์ด ํ์ํ๋ค๊ณ ๋ณธ๋ค.์ 1์ฅ ์๋ก 1
์ 1์ ์ฐ๊ตฌ์ ๋ชฉ์ ๋ฐ ํ์์ฑ 1
์ 2์ ์ฐ๊ตฌ์ ๋ฐฉ๋ฒ ๋ฐ ๋ฒ์ 6
์ 2์ฅ ๋ธ๋๋ ์ฌ์ฉ๋ฃ ์์ทจ ํํฉ ๋ฐ ๋
ผ๋ ๋ฐ์ ๋ฐฐ๊ฒฝ 8
์ 1์ ๊ตญ๋ด์ ๋ธ๋๋ ์ฌ์ฉ๋ฃ ์์ทจ ํํฉ 8
์ 2์ ๋ธ๋๋ ์ฌ์ฉ๋ฃ ์์ทจ์ ๋ํ ๋
ผ๋ ๋ฐ์ ๋ฐฐ๊ฒฝ 14
์ 3์ฅ ๋ธ๋๋์ ์์ ๋ฐ ๊ธฐ๋ฅ 21
์ 1์ ๋ธ๋๋์ ์์ ๋ฐ ์ํ๋ฒ์ ์ํ์ ์์ 21
1. ๋ธ๋๋์ ์์ ๋ฐ ๊ธฐ๋ฅ 21
2. ์ํ๋ฒ์ ์ํ ๋ฐ ์ํ๊ถ์ ์์ 23
3. ์ํ๋ฒ์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ธ๋๋ ๋ณดํธ 26
์ 2์ ์์ ์ด ๋๋ ๋ธ๋๋ ๋๋ ์ํ๊ถ์ ์๋ฏธ 28
์ 3์ ์ํ๊ถ์ ๋ด์ฉ ๋ฐ ํน์ง 30
1. ์ํ๋ฒ์ ์ํ๊ถ์ ์ฑ๋ฆฝ ๋ฐ ๋ด์ฉ 30
2. ์ํ๊ถ์ ํน์ง-์ธ์ ๊ฐ๋
๊ณผ์ ๊ตฌ๋ณ 33
์ 4์ ์๊ฒฐ-์ธ๋ฒ์ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ์ ์ทจ๊ธ 47
์ 4์ฅ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ ์์ทจ์ ๊ด๋ จํ ์ํ๊ถ์ ๊ท์ 50
์ 1์ ์ํ๋ฒ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ํ๊ถ์ ๊ท์์ ๊ดํ ํ๋จ 51
1. ์ํ๊ถ์ ๊ท์์ ๊ดํ ์ํ๋ฒ์ ์
์ฅ 51
2. ์ํ๊ถ์ ๊ท์์ ๊ดํ ํ๋ก์ ์
์ฅ 52
3. ์ํ๊ถ ๊ท์ ํ๋จ์ ๊ดํ ํด์ธ์ ์ฌ๋ก 63
4. ์๊ฒฐ-์ํ๋ฒ์ ์ํ๊ถ์ ๊ท์ ํ๋จ ๊ธฐ์ค 65
์ 2์ ํํ๋ฒ์ ๊ธฐ์
์ง๋จ์ ์ํ๊ถ ๊ท์ ์ฒ๋ฆฌ 66
1. ํ์ฌ๋ฒ์ ์ํ๊ถ ๊ท์์ ์ฒ๋ฆฌ 67
2. ๊ณต์ ๊ฑฐ๋๋ฒ์ ์ํ๊ถ ๊ท์ ํ๋จ๊ธฐ์ค์ ์ฌ์ค์ ๋ถ์ฌ 74
3. ์๊ฒฐ 76
์ 3์ ์ธ๋ฒ์ ์ํ๊ถ ๊ท์์ ํ๋จ 78
1. ๋ฌธ์ ์ ์์ฌ 78
2. ์ํ๊ถ ๊ท์์ด ๋ฌธ์ ๋ ์ค์ ์ฌ๋ก์ ๊ฒํ 78
3. ํํ ์ธ๋ฒ์ ์ํ๊ถ ๊ท์์ ํ๋จ 97
4. ๊ตฌ์ฒด์ ์ฌ๋ก์์์ ์ํ๊ถ ๊ท์ ํ๋จ 120
์ 4์ ์ํ๊ถ ๊ท์์ ๋ฐ๋ฅธ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ ์ด์ต์ ๊ท์ 127
1. ๋ฌธ์ ์ ์์ฌ 127
2. ๊ตญ๋ด์ ์ฌ๋ก 128
3. ํด์ธ์ ๋
ผ์ 131
4. ํด์ธ์ ๋
ผ์์ ์์ฌ์ ๋ฐ ์ฐ๋ฆฌ๋๋ผ์์ ์ ์ฉ 138
์ 5์ ์๊ฒฐ 141
์ 5์ฅ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ์ ํ๊ฐ 143
์ 1์ ๋ฌธ์ ์ ์์ฌ 143
์ 2์ ๋ฒ์ธ์ธ๋ฒ์ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ์ ํ๊ฐ 145
1. ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ ํ๊ฐ ๋ฑ์ ๊ดํ ํํ ๋ฒ์ธ์ธ๋ฒ์ ๊ท์ ํ์ 145
2. ๋ฒ์ธ์ธ๋ฒ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ ํ๊ฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ฌธ์ ์ 148
3. ์๊ฒฐ 157
์ 3์ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ ํ๊ฐ์ ๊ดํ ๋
ผ์ 158
1. ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ์ ํฉ๋ฆฌ์ ์ธ ์ฐ์ ์ ์ค์์ฑ 158
2. ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ ํ๊ฐ์ ๊ดํ ๊ตญยท๋ด์ธ์ ์ฌ๋ก 160
3. ๋ฌดํ์์ฐ์ ๊ฐ์นํ๊ฐ์ ๊ดํ ๊ธฐ์ค 168
4. ๋ฒ์ธ์ธ๋ฒ์ ์ํ๊ถ ์ฌ์ฉ๋ฃ ํ๊ฐ์ ๊ณ ๋ ค ์ฌํญ 175
์ 4์ ์๊ฒฐ 179
์ 6์ฅ ๊ฒฐ๋ก 182
์ฐธ ๊ณ ๋ฌธ ํ 189
Abstract 193Maste
NLR-Finder: An Easy and Efficient Annotation Tool for the NLR Superfamily in Plant Genomes
ํ์๋
ผ๋ฌธ (์์ฌ)-- ์์ธ๋ํ๊ต ๋ํ์ : ํ๋๊ณผ์ ๋์๋ช
์ ์ ์ฒดํ์ ๊ณต, 2017. 2. ์ต๋์ผ.Gene annotation is an essential process to identify gene structures and define biological functions. It is an important step for subsequent analyses including gene cloning and identification of genes for agricultural traits. However, current gene annotation misrepresents the whole gene repertoire due to biased gene model construction. Nucleotide-binding and leucine-rich repeat (NLR) superfamily is one of the poorly annotated gene families in plants. The NLR family tends to be clustered in genomes by segmental and tandem duplications, which makes the gene annotation challenging. The NLR-Finder was developed for unbiased genome-wide identification of the NLR superfamily in assembled plant genomes. The NLR-Finder firstly detects candidate NLR gene regions by extending 30 kb to both sides of all the identified NB-ARC domain regions. Secondly, evidence-based NLR genes are predicted by aligning published proteins and transcriptome sequences to the candidate gene regions. Thirdly, additional NLR genes are extracted using an ab initio prediction approach. Lastly, final NLR gene models are generated by integration of the evidence- and ab initio-based NLR genes. The re-annotation was performed using the NLR-Finder on 17 different plant genomes. On average, public annotation tools identified about 310 genes, whereas the NLR-Finder annotated about 497 genes. In Gossypium hirsutum and Vigna radiata, the number of re-annotated genes tripled compared to that of publicly available data. The re-annotated genes were successfully validated by comparing with high-quality annotations of Arabidopsis thaliana, Brachypodium distachyon, and Solanum lycopersicum. This study demonstrated that the NLR-Finder provides an easy-to-use and efficient method to annotate the NLR superfamily in plant genomes.INTRODUCTION 1
LITERATURE REVIEWS 3
Gene annotation 3
Annotation errors 4
Nucleotide-binding and leucine-rich repeat (NLR) genes 5
MATERIALS AND METHODS 8
Plant genomes, protein data, and transcriptome collection 8
Workflow of the NLR-Finder 10
RESULTS 16
Transcriptome raw data preprocessing and reference assembly 16
Re-annotation of NLR genes with the NLR-Finder 16
Validation of the NLR-Finder using high-quality plant genomes 22
DISCUSSION 30
REFERENCES 33
ABSTRACT IN KOREAN 37Maste
์์ธ์ ๋๊ธฐ ์ค ์ด๋ฏธ์ธ๋จผ์ง์ Reactive Oxygen Species (ROS) activity ๋ถ์
ํ์๋
ผ๋ฌธ (์์ฌ)-- ์์ธ๋ํ๊ต ๋ํ์ : ๋ณด๊ฑด๋ํ์ ํ๊ฒฝ๋ณด๊ฑดํ๊ณผ, 2018. 2. ์ด์น๋ฌต.๋๊ธฐ ์ค ๋ฏธ์ธ๋จผ์ง์ ์ฆ๊ฐ๋ ํธํก๊ธฐ๊ณ ๋ฐ ์ฌํ๊ด๊ณ ์งํ์ ์ํ ์ฌ๋ง๋ฅ ๊ณผ ์ ๋ณ๋ฅ ์ ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ฉฐ, World Health Organization (WHO)์ International Agency for Research on Cancer (IARC)๋ ๋ฏธ์ธ๋จผ์ง๋ฅผ ํ์์ ์ ๋ฐํ๋ 1๊ธ ๋ฐ์๋ฌผ์ง๋ก ๋ณด๊ณ ํ์๋ค. ๊ทธ ์ค์์๋ ์ง๊ฒฝ์ด 2.5ใ ์ดํ์ธ ์ด๋ฏธ์ธ๋จผ์ง(PM2.5)๋ ์์ ํฌ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ํํฌ ๊น์์ด ์นจํฌํ์ฌ ํก์๋๊ธฐ ์ฉ์ดํ ๊ฒ์ผ๋ก ์๋ ค์ ธ ์๊ณ , ์ด ๋๋ฌธ์ ์ด๋ฏธ์ธ๋จผ์ง๊ฐ ๋ฏธ์ธ๋จผ์ง๋ณด๋ค ๊ฑด๊ฐ์ํฅ์ ๋ ๋ง์ ์
์ํฅ์ ์ค๋ค๊ณ ๋ณด๊ณ ๋๊ณ ์๋ค. ํ์ฌ๊น์ง ์ฐ๋ฆฌ๋๋ผ์์๋ ์ด๋ฏธ์ธ๋จผ์ง์ ๊ฑด๊ฐ์ํฅ์ ๋ํ ์ญํ์ ์ฐ๊ตฌ๋ ์ํ๋์ด์์ง๋ง ์ง๋ณ๋ค์ ์์ด๊ฐ ๋๋ ์ธํฌ๋จ์์ ๋
ธ์ถํ๊ฐ๋ ์์ง ์งํ๋ ๋ฐ๊ฐ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ ์์ธ์์ ์ฑ์ทจํ ๋๊ธฐ ์ค ์ด๋ฏธ์ธ๋จผ์ง์ ํํ์ฑ๋ถ ๋ฐ ์ค์ผ์์ ๋์ถํ๊ณ Reactive Oxygen Species (ROS) activity์์ ์๊ด์ฑ์ ๋ถ์ํ๋๋ฐ ์ด์ ์ ๋ง์ถ์๋ค. PM2.5์ ๋๋๋ ๊ณ์ ์ cold season๊ณผ warm season์ผ๋ก ๋๋์์ ๋ cold season ์ผ ๋ ๋๊ฒ ๋ํ๋ฌ์ผ๋ฉฐ, Secondary Organic Carbon (SOC)๊ณผ SO42-๋ฅผ ์ ์ธํ ๋๋จธ์ง ํํ ์ข
๋ค๋ ๊ฐ์ ์์์ ๋ณด์๋ค. ๊ทธ ์ค์์๋ cold season ์ผ ๋ ๊ธ์์ฑ๋ถ ์ค ์ง๊ฐ์ฑ๋ถ์ด ์ ์ฒด PM2.5 ๋๋์ 20%๋ฅผ ์ฐจ์งํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์ ๊ตญ์ธ์์ ์ ์
๋ ํฉ์ฌ ์ค๋ชจ๊ทธ์ ์ํฅ์ ๋ฐ์์ ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ด ๋์ ๊ฒ์ผ๋ก ์ฌ๋ฃ๋๋ค. ๊ฐ๊ฐ์ ํํ ์ข
๋ค๊ณผ ROS activity์์ ์๊ด๊ณ์๋ถ์์ ํตํด Water Soluble Organic Carbon (WSOC)๊ณผ ์์ฉ์ฑ ์ ์ด๊ธ์์ธ Cr๊ณผ Zn๊ฐ ๋์ ์๊ด์ฑ์ ๋ณด์ด๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์๊ณ , ๋จ๊ณ์ ๋ค์ค ์ ํ ํ๊ท๋ถ์์ ํตํ์ฌ As๊ณผ V์ด ๋์ ์๊ด์ฑ์ ๋ณด์ด๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์๋ค. ์ฃผ์ฑ๋ถ๋ถ์์ ํตํ์ฌ soil, mobile, industry, secondary inorganic aerosol (SIA), secondary organic aerosol (SOA), ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ oil combustion ๋ฑ 6๊ฐ์ ์ค์ผ์์ ๋์ถํ์๊ณ , ๊ทธ ์ค์์๋ industry, soil, mobile ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ SIA๊ณผ ROS activity๊ฐ ์ ์ํ ์๊ด์ฑ์ ๋ณด์๋ค.Substantial increase in level of particulate matter has raised concerns in South Korea recently. Ambient particulate matter is classified as Group I carcinogen (IARC, 2013) and multiple epidemiological studies has demonstrated adverse health effects due to exposure of particulate matter. Fine particulate matter (PM2.5) which has a diameter less than 2.5 ยตm is likely to penetrate deeply into lung and is known to be eliciting adverse health effects. A number of epidemiological studies have been conducted on adverse health effects of PM-related diseases and mortality rate, yet particulate matter (PM)-induced reactive oxygen species (ROS) activity at the cellular level has not been actively studied in Korea. This study assessed PM-induced oxidative potential by exposure of collected ambient PM2.5 samples to the rat alveolar macrophage cell line. The characteristics of PM2.5 in Korea were further characterized by linking chemical constituents and contributing sources to ROS. PM2.5 mass concentration during the cold season was relatively higher than mass concentration during the warm season and chemical constituents except for Secondary Organic Carbon (SOC) and SO42- followed similar trends. The concentration of crustal elements was especially high during the cold season which can be an indication of long range transport of Asian dust. Water soluble organic carbon and water soluble transition metals (Cr and Zn) were also shown to be correlated to oxidative potential and metals such as As and V were shown to have a high contribution to ROS activity according to stepwise multiple linear regression. Principal Component Analysis (PCA) results identified six factors that can be interpreted as soil, mobile, industry, secondary inorganic aerosol, secondary organic aerosol and oil combustion. Moreover, through Principal Component Regression (PCR), industry, soil, mobile and SIA were shown to be statistically significant sources in a relation to ROS activity.I.Introduction 1
II.Experimental Methods 4
1.Sample collection and analysis 4
2.Macrophage ROS analysis 6
3.Data analysis 7
III.Results 8
1.Chemical constituents 8
2.Correlation between ROS activity and chemical species 14
3.Stepwise Multiple Linear Regression 16
4.Association of ROS activity and sources 18
4.1.Principal Component Analysis 18
4.2.Principal Component Regression 20
IV.Discussion and Conclusion 21
V.References 28
VI.๊ตญ๋ฌธ์ด๋ก 35Maste
๋ชจ์ธ๊ด ํํ์ก ๊ธฐ๋ฐ์ ๋ฆฌํฌ ์ด์จ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ ์๊ณ ์๊ทน ์ฌ๋ฌ๋ฆฌ์ ์ ๋ณํ ๋ฐ ์ ์ฐฉ ํน์ฑ์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ
ํ์๋
ผ๋ฌธ (์์ฌ)-- ์์ธ๋ํ๊ต ๋ํ์ ๊ณต๊ณผ๋ํ ํํ์๋ฌผ๊ณตํ๋ถ, 2017. 8. ์ด์น์ข
.Mechanical properties of Li-ion battery slurry applying the concept of capillary suspension were investigated with regard to the interaction between a binder and the secondary fluid. Capillary suspension, which exploits capillary force induced by small amount of the secondary fluid, provides an innovative alternative for battery material offering advantageous features for processing and end use properties. This concept could be properly applied under an adequate understanding of the influence of the secondary fluid in industrial paste.
In this study, the interaction between styrene-butadiene rubber(SBR) binder of Li-ion anode battery slurry and the secondary fluid octanol was determined by altering mixing protocol and binder content. Consequential variation in mechanical properties such as rheological properties and adhesion characteristics were measured. The role and the distribution of the binder in the capillary suspension were examined by microscopy and interfacial tension measurement. An accurate understanding of this interaction may enable us to optimize targeting mechanical properties of the materials through the concept of capillary suspension.Chapter 1 Introduction 1
Chapter 2 Experimental methods. 6
2.1. Materials 7
2.2. Sample preparation. 7
2.3. Rheological characterization 10
2.4. Adhesion force measurement 10
2.5. Investigation through microscopy. 11
2.6. Interfacial tension measurement. 11
Chapter 3 Results and discussion 13
3.1. Rheological measurement 14
3.2. Adhesion force measurement 26
3.3. Microscopy and interfacial tension analysis. 31
Chapter 4 Conclusion 36
Reference. 39
๊ตญ๋ฌธ์์ฝ 42Maste
A Study on the Poetry of Oh kyu-won
ํ์๋
ผ๋ฌธ (์์ฌ)-- ์์ธ๋ํ๊ต ๋ํ์ : ๊ตญ์ด๊ตญ๋ฌธํ๊ณผ, 2016. 2. ๊น์ ์ค.์ค๊ท์์ ์๋ ์ค์ฌ๋ฅผ ์ถ๊ตฌํ๋ ๊ฒ๊ณผ ๊ทธ ์ค์ฌ๋ฅผ ์์ ๋๋ฌ๋ด๊ธฐ ์ํ ์ธ์ด๋ฅผ ๋ชจ์ํ๋ ๊ณผ์ ์ด๋ผ๋ ๋ ์ถ ์์์ ์ ๊ฐ๋๋ค. ๋ณธ๊ณ ๋ ์ค๊ท์์ ์ ์ ์ฒด๋ฅผ ๊ดํตํ๋ ์ฃผ์ ๊ฐ ์ค์ฌ๋ฅผ ํฅํ ์ถ๊ตฌ์ ๊ทธ๊ฒ์ ์คํ์ ์ํ ์ธ์ด ๋ชจ์์ด๋ผ๊ณ ๋ณธ๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ด ๊ด์ ์์ ์ค์ฌ์ ์ธ์ด์ ์๊ด์ฑ์ ์ค์ฌ์ผ๋ก ์ค๊ท์์ ์๋ฅผ ๋ถ์ํ๊ณ ์ ํ๋ค. ๋ฌธํ์ฌ์ ์ธ ํ๋ฆ์์, ์์ ์ธ์ด์ ๋ฌธ์ ๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ์งํ๋์ด ์๋ค. 1960๋
๋์๋ ์ด๋ฅธ๋ฐ 4๏ฝฅ19์ธ๋๋ผ ๋ถ๋ฆฌ๋ ํ๊ธ ์ธ๋ ์๊ฐ๋ค์ด ๋ฌธํ๊ณ์์ ์ฃผ๋ฅ๋ก ๋์๊ฒ ๋๋ค. ์ด๋ค์ ํ๊ธ๋ก ๊ต์ก์ ๋ฐ๊ณ , ๋ฏผ์ฃผ๋ฅผ ๋ฐฐ์ด ์ธ๋์ด๋ค. ์ด๋ฌํ ํ ๋์์ 4๏ฝฅ19์ธ๋ ๋ฌธํ์ธ๋ค์ ์ธ์ด์ ์์จ์ฑ์ ๋ฌธ์ ์ ์ฌ๋ ์๊ฒ ๋
ผ์ํ๊ธฐ ์์ํ๋ค. ์ค๊ท์ ๋ํ ์์ ์ 4๏ฝฅ19์ธ๋๋ผ๊ณ ๊ท์ ํ๋ฉฐ, ์์ ์ธ์ด๋ ๋ฌด์์ธ๊ฐ์ ๋ฌธ์ ๋ก๋ถํฐ ์์ ์ ๋ฌธํ ํ๋์ ์ ๊ฐํ๋ค.
์ค๊ท์์ด ์์(่ฉฉไฝ) ํ๋์ ์์ํ 1970๋
๋๋ ์ ์น์ ์ผ๋ก๋ ๊ตฐ๋ถ๋
์ฌ์ ์ํ ์ต์์ด ์๋ ์๊ธฐ์๊ณ , ๊ฒฝ์ ์ ์ผ๋ก๋ ๊ณ ๋๋ก ์ฐ์
ํ๋๊ณ ์๋ณธํ๋๋ ์ฌํ์์ ์ธ๊ฐ์ ๊ฐ์น๊ฐ ๋ถํ์ผ๋ก ์ ๋ฝํ๋ ์๊ธฐ์๋ค. ์ค๊ท์์ ํ์ผํ๋๊ณ ์ ๋ํ๋ ์๋์์ผ๋ก ์ธํด ์ธ์ด ๋ํ ํ๋ฝํ๊ณ ํ์ผํ๋์์์ ์ธ์ํ๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ด ํ๋ฝํ ์ธ์ด, ์ถ์ํ๋ ์ธ์ด์ ์ ๋ฉด์ผ๋ก ๋์ ํ๋ฉด์ ์์ ์ ์์ธ๊ณ๋ฅผ ์ ๊ฐํด ๋๊ฐ๋ค.
์ค๊ท์์ด ์๊ฐํ๋ ์์ , ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์๋ ํ์กดํ๋ ๊ฐ์น ๋๋ ๊ฐ์น ์ฒด๊ณ ์ด์์ ๊ฒ์ ํ์ํ๋ ๊ฒ์ด๋ค. ํ์กดํ์ง ์๋ ๊ฒ์ ์์ ์ธ์ด๋ก์จ ํ์ํ๊ธฐ ์ํ ๊ณผ์ ์์ ์ธ์ด์ ๋ํ ๊ทธ์ ์์ธ๋ ์๊ธฐ๋ณ๋ก ๋ณ๋ชจํ๋ ์์์ ๋ณด์ธ๋ค. ์ด๊ธฐ(1970๋
๋)์๋ ์ค์ฌ๋ฅผ ํ์ํํ๊ณ ์ ํ ๋, ์์ง ์ง์๊ฐ ๋ฒฝ์ผ๋ก ์์ฉํ๋ ์ํฉ์ ๋๋ฌ๋ธ๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๊ทธ ์ค์ฌ์ ์์ง ์ง์ ์ฌ์ด์ ๊ฐ๊ทน์ ์๋ ๊ทธ๋๋ก ์ ์ํ๋ค. ๋์๊ฐ ์ค๊ธฐ(1980๋
๋)์๋ ๊ฒฌ๊ณ ํ ๊ฒ์ฒ๋ผ ๋ณด์ด๋ ์์ง ์ง์๋ฅผ ๋ถ์๋ ค๋ ์๋๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ํ๊ธฐ(1990๋
๋ ์ดํ)์๋ ์ค์ฌ๋ฅผ ์์ ๊ตฌํํ๊ธฐ ์ํด ์๋ก์ด ์ธ์ด๊ด์ ๋ชจ์ํ๋ฉฐ, ๊ทธ๊ฒ์ด ์์ ์ด๋ก ์ธ ๋ ์ด๋ฏธ์ง์๋ก ์ผ๋ก ๊ตฌ์ฒดํ๋๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ด๋ฌํ ๋ณ๋ชจ์๋ ๋ถ๊ตฌํ๊ณ , ๊ทธ๊ฐ ์ค์ฌ๋ฅผ ์ถ๊ตฌํ๋ ค๋ ๊ฒ๊ณผ ์ธ์ด๋ก ์ค์ฌ๋ฅผ ๊ตฌํํ๊ณ ์ ํ๋ ์๋๋ ๊ทธ์ ์ ์๊ธฐ ์ํธ๋ค์์ ์ผ๊ด๋๊ฒ ๋ํ๋๋ ๊ฒ์ด๋ค.
2์ฅ์์๋ ์ค๊ท์์ 1970๋
๋ ์๋ฅผ ๋์์ผ๋ก ํ๋ค. ์ด ์๊ธฐ์๋ ์ธ์ด๋ก ์ค์ฌ๋ฅผ ํ์ํ๋ ค ํ์ง๋ง ์์ง๊ณ์ ๋ฒฝ์ ๋ถ๋ช์น๊ณ ์ข์ ํ๋ ์์ ์ฃผ์ฒด์ ๋ชจ์ต์ด ๋๋ฌ๋๋ค. ์์ธ์ ๋จผ์ ์ฌ๋ฌผ๊ณผ ์ธ์ด๋ก๋ถํฐ ์์ธ๋ ์ฃผ์ฒด๋ฅผ ์์ ๋๋ฌ๋ด๋ ๊ฒ๋ถํฐ ์์ํ๋ค. ์ดํ ๊ทธ๋ ํ์์ ์์ ๊ณผ์ ๊ด๊ณ ์์์ ์์์ ๋ณด์ฌ์ค๋ค. ์ด ๋ ํ์(๋์)์ ์ฃผ์ฒด ์ฌ์ด์ ๊ฐ๋ฑ์ ๋์ฑ ์ฌํ๋๋ ์์์ผ๋ก ๋ํ๋๋ค. ๊ทธ๊ฒ์ ์ธ์ด๋ก ์ค์ฌ๋ฅผ ํ์ํ ์ ์๋ค๋ ์ข์ ์ด๊ธฐ๋ ํ๋ค. ์ด ์๊ธฐ์ ์์์๋ ์์ง๊ณ์ ์ค์ฌ ์ฌ์ด์ ๊ฐ๊ทน์ ๊ทธ ์์ฒด๋ก ์ธ์ํ๊ณ , ๊ทธ ๊ฐ๊ทน์์ ์ค๋ ๊ฐ๋ฑ์ด ๋๋ฌ๋๋ ๋ฐ ์ด์ ์ด ๋ง์ถฐ์ ธ ์๋ค.
3์ฅ์์๋ ์ค๊ท์์ 1980๋
๋์ ์๋ฅผ ๋์์ผ๋ก ํ๋ค. 1970๋
๋ ์ํธ์์ ์์ง๊ณ์ ์ค์ฌ๊ณ ์ฌ์ด์ ์ขํ์ง ์ ์๋ ๊ฐ๊ทน์ด ๋๋ฌ๋ฌ๋ค๋ฉด, ์ด ์๊ธฐ ์ํธ์์๋ ๊ฑฐ๋ํ ์์ง ์ง์๋ฅผ ๋ถ์๊ธฐ ์ํ ์๋๊ฐ ๋๋ฌ๋๋ค. ์์ธ์ ๋จผ์ ๊ฑฐ๋ํ ์์ง ์ง์์ ๊ตฌ๋ฉ์ ๋ด๋ ์์
์ ์งํํ๋ค. ๊ทธ๊ฒ์ ๋จผ์ ๊ธฐ์กด์ ์ง์์ ๊ท๋ฒ์ ์์ฌํ๋ ์์ ์ ํตํด ๋๋ฌ๋๋ค. ๋ค์์ผ๋ก๋ ์ด์ฑ๊ณผ ํฉ๋ฆฌ๋ฅผ ํด์ฒดํ๋ ์์ด์ ์์ ์ ์ ๋ต์ ์ผ๋ก ์ฌ์ฉํจ์ผ๋ก์จ ๋๋ฌ๋๋ค. ์ ์ฐจ ํ์ผํ๋๊ณ ํํธํ๋๋ ์๋์ ํด์ฒด์ ๋ฐฉ๋ฒ๋ก ์ผ๋ก์จ ๋์ํ๋ ค๋ ์๋์ธ ๊ฒ์ด๋ค. ์ด ์ง์ ์์ ์ค๊ท์์ ๊ฐ์ฑ์ ๋๋ฌ๋ด๋ ์ฌ๋ฌ ํ์ ์คํ์๋ค(ํจ๋ฌ๋์, ํด์ฒด์)์ด ํ์ํ๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ๊ทธ๋ ๋จ์ํ ์์ง ์ง์์ ๊ธฐ์กด์ ๋ฌธ๋ฒ์ ํด์ฒดํ๋ ๋ฐ๋ง ๋จธ๋ฌด๋ฅด์ง ์๋๋ค. ๊ทธ๊ฐ ์ง์ ์ผ๋ก ๋ชฉํํ๋ ๋ฐ๋ ์ด ํด์ฒด์ ๊ณผ์ ์ ํตํด ์๋ก์ด ๋ฌธํ ๊ณต๊ฐ์ ์ฐฝ์กฐํ๋ ค๋ ๊ฒ์ด๋ค. ์๋ก์ด ๋ฌธํ ๊ณต๊ฐ์ ๋ํ ๊ฐ์กฐ๋ ๊ทธ์ ์์์ ํต๋ก, ๋น ๊ณต๊ฐ, ๋ฎ์ ๊ณณ ๋ฑ์ ๋ชจํฐํ๋ฅผ ํตํด ๋๋ฌ๋๋ค.
4์ฅ์์๋ 1990๋
๋ ์ดํ์ ์ํธ๋ค๋ถํฐ ์ ๊ณ ์์ง๊น์ง๋ฅผ ๋ถ์ํ๋ค. ๊ทธ์ ์ธ์ด๊ด์ ์ด ์๊ธฐ์ ์ด๋ฅด๋ฌ ๋ ํ ๋ฒ์ ํฐ ๋ณ๋ชจ๋ฅผ ๋ณด์ธ๋ค. ์์ ์๊ธฐ์ ์ํธ๋ค์์ ๊ทธ๊ฐ ์์ง ์ง์์ ๊ฐ๋ฑํ๊ณ , ๊ทธ๊ฒ์ ๋ถ์๋ ๋ฐ ์ฃผ๋ ฅํ๋ค๋ฉด, ์ด ์๊ธฐ์๋ ์ค์ฌ๋ฅผ ์ธ์ด๋ก ๊ตฌํํ๊ธฐ ์ํ ๋ฐฉ๋ฒ๋ก ์ ์ ์ํ๋ค. ๊ทธ๊ฒ์ด ๋ฐ๋ก ๋ ์ด๋ฏธ์ง์๋ก ์ด๋ค. ๊ทธ๊ฐ ์์ ์ ์๋ก์จ ๊ตฌํํ๊ณ ์ ํ๋ ์ค์ฌ๋ ๋ฐ๋ก ๋ชจ๋ ์กด์ฌ์ ํ์์ด๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๊ทธ ํ์์ ์ต๋ํ ํฌ๋ช
ํ๊ฒ ๋๋ฌ๋ด๋ ๊ฒ์ด ๊ทธ์ ๋ชฉํ์ด๋ค. ๊ทธ๋ ์กด์ฌ ๊ทธ ์์ฒด๋ฅผ ํ์ํ๊ธฐ ์ํด ์ธ์ด๋ฅผ ๋น์ฐ๋ ์ ๋ต์ ์ ์ํ๋ค. ์ด ์ ๋ต์ด ์์์๋ ํ๊ณต, ๊ตฌ๋ฉ, ์ฌ์ด๋ฅผ ์ ๊ทน์ ์ผ๋ก ๋๋ฌ๋ด๋ ๋ฐฉ์์ผ๋ก ๋ํ๋๋ค. ์ด๋ก์จ ์์(ํ๊ณต, ๊ตฌ๋ฉ)์ ํตํด ์์์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๋ ๊ฒ์ด ๊ทธ๊ฐ ์ค์ฌ๋ฅผ ์๋ก์จ ๋๋ฌ๋ด๋ ์์
์ด๋ค.
์ค๊ท์์ 40๋
์ด ๋๋ ์์ ํ๋ ๊ธฐ๊ฐ ๋์ ํ ์๋ฆฌ์ ์์ฃผํ์ง ์๊ณ ๋์์์ด ๋ค์ํ ์์ธ๊ณ๋ฅผ ๊ตฌ์ถํ๋ค. ๊ทธ๋ ์์ ์ธ์ด๋ ๋ฌด์์ธ๊ฐ์ ๋ฌธ์ ์์ ์์(่ฉฉไฝ) ํ๋์ ์์ํ์ฌ, ํ์๋์ ๊ทธ ๊ณ ๋ฏผ์ ๋ต์ ๋ด๋ฆฌ๊ณ ์ ํ๋ค. ์์ธ์ด๋ผ๋ฉด ์ธ์ด์ ๋ฌธ์ ์ ๊ณ ๋ฏผํ๊ฒ ๋๋ ๊ฒ์ด ๋น์ฐํ๋ค. ํ์ง๋ง ์์ ํ๋ ๋ด๋ด ์์ ์ธ์ด์ ๋ํ ๊ณ ๋ฏผ์ ์ค์ฌ์ถ์ผ๋ก ํ์ฌ ์๋ฅผ ์ด ์์ธ์ ๋ฌธํ์ฌ์ ์ผ๋ก ๋ง์ง ์์ ๊ฒ์ด๋ค. ํนํ๋ ์ค์ฌ๋ฅผ ๊ตฌํํ๊ธฐ ์ํ ์์ ์ธ์ด์ ๋ํ ์น์ดํ ๋ชจ์์ ๊ณผ์ ์ ํ๊ตญ ํ๋์๋ฅผ ํ๊ตฌํ๋ ๋ฐ ์์ด ์๋ฏธ ์๋ ์์น๋ฅผ ์ ํ ๊ฒ์ด๋ค.1. ์๋ก 1
1.1. ์ฐ๊ตฌ์ฌ ๊ฒํ ๋ฐ ๋ฌธ์ ์ ๊ธฐ 1
1.2. ์ฐ๊ตฌ์ ์๊ฐ 14
2. ์์ธ์ ์ค์ฌ ์ถ๊ตฌ์ ์์ง ์ง์ ์ฌ์ด์ ๊ฐ๋ฑ 25
2.1. ๋์๊ณผ ์ธ์ด๋ก๋ถํฐ์ ์์ธ 25
2.2. ์์ง ์ง์์ ์ค์ฌ ์ฌ์ด์ ๊ฐ๋ฑ ์ฌํ 36
3. ๊ท ์ด๋ ์์ง๊ณ์ ์์ ๋ก์ด ๋ฌธํ ๊ณต๊ฐ์ ๊ธฐํ 47
3.1. ์์ฌํ๊ธฐ์ ์์ด์ ์์ ์ ํตํ ์์ง๊ณ ํ๊ดด ์๋ 47
3.2. ์๋ก์ด ๋ฌธํ ๊ณต๊ฐ์ ์ฐฝ์กฐ 71
4. ๋ ์ด๋ฏธ์ง๋ฅผ ํตํ ์กด์ฌ์ ์ค์ฌ์ ๊ตฌํ 84
4.1. ์ค์ฌ๋ก์ ์ง์
์ ์ํ ์๋ก์ด ์ธ์ด๊ด์ ๋ชจ์ 84
4.2. ํ๊ณต๊ณผ ์ฌ์ด๋ฅผ ํตํ ์กด์ฌ์ ํ์ ํ์ํ 95
5. ๊ฒฐ๋ก 107
์ฐธ๊ณ ๋ฌธํ 110
Abstract 117Maste
๊ณต๋์ฃผํ ๋จ์ง ์ธ๋ถ๊ณต๊ฐ์ ๋ณ์ฉ ์คํ ์ฐ๊ตฌ: ์์ฐ์ ๊ณ ์1๋ ์ฐ๋ฆฝ์ฃผํ ๋จ์ง๋ฅผ ๋์์ผ๋ก
ํ์๋
ผ๋ฌธ (์์ฌ)-- ์์ธ๋ํ๊ต ํ๊ฒฝ๋ํ์ : ํ๊ฒฝ์กฐ๊ฒฝํ๊ณผ, 2016. 8. ์ฑ์ข
์.์ค๋๋ ์ถ์ ์ง์ด ๋์์ง๊ณ ๋ฌธ๋ช
์ ๋ฐ๋ฌ์ด ๊ณ ๋ํ๋จ์ ๋ฐ๋ผ ์ฃผ๋ฏผ๋ค์ ์ง ๋์ ์ฃผ๊ฑฐํ๊ฒฝ์ ๋ํ ์๊ตฌ๊ฐ ๋์์ง๊ณ ์์ผ๋ ํ์ฌ ํ๊ตญ์ฌํ๋ ๊ธ๊ฒฉํ ๋์ํ์ ๊ทธ์ ๋ฐ๋ฅธ ๋๋์ ์ฃผ๊ฑฐ๋จ์ง ๋
ธํํ๋ก ๊ทผ๋ฆฐํ๊ฒฝ๊ฐ์ ์ด ํ์ํ ๋จ์ง๋ค์ด ์ฐํ์ฃฝ์ ๋์ด๋๊ณ ์๋ ์ํฉ์ด๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ฃผ๋ฏผ ๊ณต๋์ ์ํ์ด ํผ์ณ์ง๋ ์ฃผ๊ฑฐ๋จ์ง์ ๊ณต๊ณต๊ณต๊ฐ์ ๋ํ ์ง์ ๋
ผ์์ ๊ทธ ๊ฒฝ๊ณ ๋ฐ ์ญํ ๊ณผ ๊ธฐ๋ฅ์ ๋ํ ๋
ผ์๊ฐ ํ์ํ ์์ ์ด๋ผ๊ณ ์๊ฐ ๋๋ค.
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ ์ค๊ณต์ผ๋ก๋ถํฐ ์ค๋ ์๊ฐ์ด ํ๋ฌ ๋จ์ง๊ฐ ๋
ธํํ ๋๊ณ , ์ฃผ๋ฏผ์ ์ธ๊ตฌ๊ตฌ์กฐ ๋ฐ ์ฃผํ๊ด๋ จ ๋ฒยท์ ๋์ ๋ณํ๋ก ์ฃผ๊ฑฐ๋จ์ง ๊ณต๊ณต๊ณต๊ฐ์ ๋ณํ๊ฐ ํ์ํ๋ค ์ฌ๊ฒจ์ง๋ ์์ฐ์ ๊ณ ์1๋์ ์ฐ๋ฆฝ์ฃผ๊ฑฐ๋จ์ง๋ฅผ ์ฌ๋ก ๋์์ง๋ก ํ์๋ค. ํนํ ์ฃผ๊ฑฐํ๊ฒฝ์ ์ง๊ณผ ๋ฐ์ ํ ๊ด๊ณ๋ฅผ ๋งบ๋ ์ํ๋ฐ์ฐฉํ ๊ณต๊ณต๊ณต๊ฐ(๊ธธ, ๋จ์ง ๋ด์ ์ํฌ๋ฆฌ ๊ณต๊ฐ ๋ฑ)์ ๊ณต๊ฐ ๋ณ์ฉ์ ์ฃผ๋ชฉํ์ฌ ์ด์ ๊ด๋ จํ ๊ณต๊ฐํน์ฑยท์ด์ฉ ์์ยท ๊ธฐํ ์ฌํ์ ์์๋ฅผ ๋ถ์ํ๊ณ ์ฃผ๋ฏผ๋ค์ด ์ฃผ๊ฑฐ ๋จ์ง ๋ด์์ ํ์๋ก ํ๋ ๊ฒ๋ค์ด ๋ฌด์์ธ์ง๋ฅผ ์ดํด๋ณธ๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ด๋ฅผ ํตํด ์ฃผ๊ฑฐ๋จ์ง ์ํ๋ฐ์ฐฉํ ๊ณต๊ณต๊ณต๊ฐ์ ๋ค๊ฐ์ผ๋ก ํด์ํ๊ณ ๊ทธ์ ๋ฐ๋ฅธ ํฉ๋ฆฌ์ ์ธ์ ๊ทผ๋ฆฐํ๊ฒฝ ๊ฐ์ ๋ฐฉ์์ ๊ณ ์ฐฐํ๋ ๊ฒ์ ๋ชฉ์ ์ผ๋ก ํ๋ค. ์ด์ฒ๋ผ ๊ณต๋์ฃผํ ๋จ์ง์์ ๋ฐ์ํ๋ ์๋ํ์ง ์์ ๊ณต๊ฐ ํ์ฉ์ ์คํ๋ฅผ ๋ถ์ํ๊ณ ๊ณต๊ฐ์ ๊ฐ์น๋ฅผ ์ดํด๋ณด๋ ๊ฒ์ ์ ๋ฉด ์ฒ ๊ฑฐํ ์ฌ๊ฐ๋ฐ์ด ์๋ ๊ทผ๋ฆฐ์ฃผ๊ฑฐ ํ๊ฒฝ ๊ฐ์ ํ ๋จ์ง ์ฌ์์ ๋ฐ๊ฑฐ๋ฆ์ด ๋ ๊ณต๊ฐ ํด์์ด๋ผ๋ ์ ์์ ์ฐ๊ตฌ์ ๊ฐ์น๋ฅผ ๋๊ฒ ๋ค.
์ด๋ฅผ ์ํด ๋ฌธํ์กฐ์ฌ, ์ฌ์ธต ์ธํฐ๋ทฐ, ๊ด์ฐฐ์กฐ์ฌ, ๋๋ฉดํ ๋ฑ์ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ๋จ์ง ๋ด ๊ณต๊ณต๊ณต๊ฐ์ ๋ณ์ฉ ์คํ๋ฅผ ํ์
ํ๊ณ ๋ณ์ฉ๋ ๊ณต๊ฐ์ ๊ธฐ์ ํ๊ณ ์ ํํ ํ์๋ค. ์ด์ฉ ํํ๋ ๋์์ง ๊ด์ฐฐ๊ณผ ์ด์ฉ์์์ ์ฌ์ธต ์ธํฐ๋ทฐ๋ฅผ ํตํด ๋ฐํ๊ณ ์ดํ ๊ณต๊ฐ๊ณผ ์ด์ฉ์ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ฃผ๋ณ ํ๊ฒฝ๊ณผ์ ๊ด๊ณ์ฑ์ ์ดํผ๊ณ ๊ณต๊ณต๊ณต๊ฐ์ด ๊ทธ๋ค์๊ฒ ๊ฐ๋ ์๋ฏธ์ ๊ฐ์น๋ฅผ ์์๋ณด์๋ค.
๊ณต๊ฐ ์ด์ฉ์ ๋ํ ๊ด์ฐฐ๊ฒฐ๊ณผ ์ฃผ๋ฏผ๋ค์ ๊ณต๊ฐ ๋ณ์ฉ์ ์ ํ์ ํฌ๊ฒ ๋ณต๋ฆฌ์์ค์ ์ค์น, ํด๊ฒ์ ์กฐ์ฑ, ํ
๋ฐญํ๋, ์ฃผ๋ฏผ์ํ ๊ณต๊ฐ์ ํ๋, ๋จ์ง๊ด๋ฆฌ ๊ณต๊ฐ ํ๋ณด, ์ํ ํธ์๋ฅผ ์ํ ๋ด์ฅ ๊ฐ์กฐ ๋ฑ์ ์์์ ๊ณต๊ฐ๋ณ์ฉ๊ณผ ์ธํ ์ค์๊ธธ์ ๋
ธ์ ์ ์ ์ , ์ฌํ์ ๊ต๋ฅ ๋ฐ ํด๊ฒ๋ฅผ ์ํ ๋๋ก์ ์ ์ , ์ง์ ์ฃผ์ฐจ์ฅ๊ณผ ๋์ดํฐ ๊ณตํฐ๋ฅผ ์ํ ์์
์ฅ์ผ๋ก ์กฐ์ฑํ๋ ๋ฑ์ ์ผ์์ ๊ณต๊ฐ ๋ณ์ฉ์ผ๋ก ๋๋์ด ๋ณผ ์ ์์๋ค. ์ด๋ฌํ ๋ฐํ์ ์์์ ์ฃผ๋ชฉํ์ฌ ์ฃผ๋ฏผ๋ค์ด ์ํ๋ ์ฃผ๊ฑฐ๋จ์ง๋ด ๊ณต๊ฐ์ ํด๊ฒ ๋ฐ ๊ต๋ฅ์ ๊ณต๊ฐ, ๋จ์ง ๊ด๋ฆฌ ๊ณต๊ฐ,์ทจ๋ฏธ ๋ฐ ์์ฐ์ ํ๋ ๊ณต๊ฐ์์ ์ ์ ์์๋ค. ์ด์ ๊ฐ์ ๊ณต๊ฐ ๋ณ์ฉ์ ํ์์ด ๋ํ๋๋ ์ธ๋ฌธยท์ฌํ์ ๋ฐฐ๊ฒฝ์ผ๋ก๋ ์ด๊ณณ์ด ์ค๋๋ ์ฃผ๊ฑฐ๋จ์ง๋ผ๋ ์ , ๊ณ ๋ นํ๊ฐ ์งํ๋๊ณ ์๋ ๋จ์ง๋ผ๋ ๊ฒ๊ณผ ๊ธฐ์กด์ ํ์ผํ๋ ๋จ์ง ์ค๊ณ์ ๋ฌธ์ ๋ก ์ธํด ์ฃผ๋ฏผ๋ค์ ๋ถํธ์ด ๋ฐ์ํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ ๋จ์ง๋ณ๋ก ์์ดํ ์ฃผ๊ฑฐ ํ์ฝ์ผ๋ก ๊ฐ๊ธฐ ๊ณต๊ฐ ํ์ฉ์ด ๋ค๋ฅด๋ค๋ ํน์ฑ์ ์ฐพ์ ๋ณผ ์ ์์๋ค. ๋ณ์ฉ ๊ณต๊ฐ ๋ฐ์ ์์์ ํฌ๊ฒ์ตํต์ฑ๊ณผ ํํ์ผ๋ก ๋ณผ ์ ์์๋ค. ๋์์ง์์ ๋ฐ๊ฒฌ๋๋ ๊ณต๊ฐ๋ณ์ฉ์ ํน์ฑ์ ํ ๊ณต๊ฐ์ด ํ๋์ ์ญํ ์ ์ํํ๋ ๊ฒ์ด ์๋๋ผ ์๊ฐ์ ๋ฐ๋ผ ๊ณต๊ฐ์ ์ด์ฉํ๋ ์์์ด ๋ค๋ฅด๋ฉฐ ํน์ ํ ๊ณต๊ฐ์ด ๋ ๊ฐ์ง ์ด์์ ๊ธฐ๋ฅ์ ์ํํ๋ ๋ฑ ๋ณตํฉ์ ์ธ ์ญํ ์ ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ๊ฐ ๋ค์๋ค. ๋ํ ๊ณต๊ฐ์ ์ ์ ๋ฐ ์ฌ์ , ๊ฐ์กฐํ๋ ํ์๋ ์ผ๋ถ ์ฃผ๋ฏผ๋ค์๊ฒ ์ด์ฉ ์ ์๋ ๋ฐฐํ์ฑ์ ์ผ๊ธฐํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ฃผ๋ฏผ๋ค ๊ฐ์ ๋ฐฐ๋ ค์ ์ดํด๊ฐ ํ์์ ์ผ๋ก ์ ์ ๋์ด์ผ ํ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์๋ฌต์ ์ธ ๋์๋ฅผ ์ด๋์ด ๋ด๊ธฐ ์ํด ๋ณ์ฉ๊ณต๊ฐ์ ์กฐ์ฑํ๊ฑฐ๋ ์ด์ฉํ๋ ์ง์ญ๋ฏผ์ ๋ณ์ฉ ๊ณต๊ฐ์ ์์น๋ฅผ ํ์ธ์ ํ๋๋ฐ๊ฒฝ์์ ๋ฒ์ด๋ ๊ณต๊ฐ์ ์
์ง์ํค๊ฑฐ๋ ํน์ ๊ทธ ๊ณต๊ฐ๋ณ์ฉ์ ์๊ธฐ๋ฅผ ๊ต์ฅํ ์งง๊ฒ ํ๊ฑฐ๋ ์ ๋์ ์ผ๋ก ํ๊ณ ์๋ค. ํน์ ๋ณ์ฉ๊ณต๊ฐ์ ํตํด ์ป๊ฒ ๋๋ ์ด๋์ ์ผ๋ถ๋ฅผ ์ฃผ๋ณ์ธ๋ค์๊ฒ ์ ๊ณตํ๊ฑฐ๋ ์น๋ถ์ ๋๋
ํ ํ๋ฉด์ ๊ฐ๋ฑ ์ ๋ฐ์ ๋ฐฉ์งํ๊ณ ์์๋ค.
์ฃผ๊ฑฐ๋จ์ง ๊ณต๊ฐ์ ์ฃผ๋ฏผ๋ค์ ์
๋ง์ ๋ง๊ฒ ์ํฉ์ ์ ํฉํ๊ฒ ๋ฐ๊พธ์ด ์ฌ์ฉํ๋ ๋ชจ์ต์ ์ฃผ๋ฏผ๋ค์ด ์ฃผ์ฒด์ ์ผ๋ก ์์ ๋ค์ ๊ณต๊ฐ์ ๊ฐ์ ํด ๋๊ฐ๊ณ ๊ฐ๊พผ๋ค๋ ์ ์์ ์ง์๊ฐ๋ฅํ ์ฃผ๊ฑฐ๋จ์ง์ ์ผ๋ฉด์ ๋ณด์ฌ ์ฃผ๋ฉฐ ์ฃผ์ฒด์ ์ธ ์ง์ญ๋ฏผ์ ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ ๋ณด์ฌ ์ฃผ๋ ์ฌ๋ก๋ผ ํ ์ ์๊ฒ ๋ค. ๋ํ ์ด๋ฌํ ๊ณต๊ฐ ๋ณ์ฉ์ด ์ฒํธ์ผ๋ฅ ์ ์ด๊ณ ๋จ์ํ ์ธ๋ถ๊ณต๊ฐ์ ๋์ฑ ๋ค์ฑ๋กญ๊ฒ ๋ง๋ค์ด ์ฃผ๋ฉด์ ๊ทธ ์ง์ญ๋ง์ ์ฃผ๊ฑฐ๋ฌธํ๋ฅผ ์ด๋ฃฉํ๊ณ ๊ฐ์ฑ์๋ ๊ณต๊ฐ์ ์ฐฝ์ถํ๋ค๋ ์ ์์ ๊ทธ ์์๊ฐ ์๋ค ํ ์ ์๊ฒ ๋ค.์ 1์ฅ ์๋ก 1
1์ ์ฐ๊ตฌ์ ๋ฐฐ๊ฒฝ ๋ฐ ๋ชฉ์ 1
1. ์ฐ๊ตฌ์ ๋ฐฐ๊ฒฝ 1
2. ์ฐ๊ตฌ์ ๋ชฉ์ 3
3. ์ฐ๊ตฌ ๋ด์ฉ 4
2์ ์ฐ๊ตฌ์ ๋ฒ์ ๋ฐ ๋ฐฉ๋ฒ 7
1. ์ฐ๊ตฌ์ ๋ฒ์ 7
2. ์ฐ๊ตฌ์ ๋ฐฉ๋ฒ 8
3. ๋ถ์์ ํ 15
3์ ์ฐ๊ตฌ ํ๋ฆ๋ 16
์ 2์ฅ ๊ณต๊ฐ๊ณผ ์ฌํ, ์ผ์ ์ถ์ ๋ํ ๊ณ ์ฐฐ 17
1์ ๊ณต๊ฐ๊ณผ ์ฌํ 17
1. ๊ณต๊ฐ๊ณผ ์ฌํ์ ์ญ๋์ ํตํฉ 17
2. ๊ณต๊ฐ์ ์ญ์ฌ์ ๋ณ์ฒ 19
2์ ์ผ์์ ์ถ๊ณผ ์ํ๋ฐ์ฐฉํ ๊ณต๊ณต ๊ณต๊ฐ 20
1. ์ผ์์ ์ถ 20
2. ๊ทผ๋ฆฐ์ฃผ๊ตฌ ๋ด ์ํ ๋ฐ์ฐฉํ ๊ณต๊ณต ๊ณต๊ฐ 21
3์ ์ผ์์ํ์ ์ฐฝ์กฐ์ ๊ณต๊ฐ์ค์ฒ 31
1. ๊ณต๊ณต๊ณต๊ฐ์ ํผ์ฑ์ ์ฌ์ฉ 32
2. ์ฃผ๋ฏผ์๋ฐ์ ์ฃผ๊ฑฐ ๊ณต๊ฐ ๋ณ์ฉ ์ฌ๋ก 35
4์ ์ ํ์ฐ๊ตฌ์์ ์ฐจ๋ณ์ฑ ๋ฐ ์ฐ๊ตฌ์ ํ์์ฑ 37
1. ์ ํ์ฐ๊ตฌ 37
2. ์ฐจ๋ณ์ฑ ๋ฐ ์ฐ๊ตฌ์ ํ์์ฑ 39
์ 3์ฅ ๋์์ง ๋ณ์ฉ ๊ณต๊ฐ์ ํ์ฑ ๋ฐฐ๊ฒฝ ๋ฐ ์คํ 40
1์ ๊ณ ์1๋ ์ฐ๋ฆฝ์ฃผํ๋จ์ง ํ์ฑ ๊ณผ์ ๋ฐ ํํฉ 40
1. ๊ณ ์1๋ ์ฐ๋ฆฝ์ฃผํ๋จ์ง์ ํ์ฑ 41
2. ๋์์ง ๊ฐ์ ๋ฐ ์ผ๋ฐํํฉ 42
2์ ๊ณ ์1๋ ์ฐ๋ฆฝ์ฃผํ๋จ์ง ๋ณ์ฉ ๊ณต๊ฐ ๋ถ์ 53
1. ๋ณ์ฉ ํ์์ ๋ํ ๊ฐ๋
์ ๋ฆฝ ๋ฐ ์ ํํ 53
2. ์ ํ๋ณ ๋ณ์ฉ ๊ณต๊ฐ์ ๋ถํฌ ๋ถ์ (๋งตํ) 60
3์ ๊ณ ์1๋ ์ฐ๋ฆฝ์ฃผํ๋จ์ง ๊ณต๊ณต ๊ณต๊ฐ ๋ณ์ฉ์ ๊ณต๊ฐ์ ํน์ฑ 76
1. ์์์ ๊ณต๊ฐ ๋ณ์ฉ 76
2. ์ผ์์ ๊ณต๊ฐ ๋ณ์ฉ 95
์ 4์ฅ ๋ณ์ฉ ํ์์ ํตํด ๋ณธ ๋์์ง ์ธ๋ถ ๊ณต๊ฐ ์ด์ฉ์ ํน์ฑ 102
1์ ๊ณต๊ณต ๊ณต๊ฐ ๋ณ์ฉ ํ์์ ๋ฐ์ ๋ฐฐ๊ฒฝ 103
1. ๋์์ง์์ ๋๋ฌ๋๋ ๋ณ์ฉ ๊ณต๊ฐ์ ๋ฐ์ ๋ฐฐ๊ฒฝใ 103
2. ์ฃผ๋ฏผ๋ค์ ์๊ตฌ(Needs)์ ์ด๋ฅผ ๋ฐ์ํ๋ ์ฃผ๊ฑฐ ๋จ์ง ๋ณ์ฉ ํ์ 109
3. ๊ณต๊ฐ๋ณ์ฉ์ ๊ฐ๋ฅํ๊ฒ ํ๋ ๋์์ง ๊ณต๊ณต ๊ณต๊ฐ๋ณ ์ ์ฌ์ฑ 112
2์ ๊ณต๊ฐ ๋ณ์ฉ์ ์์ 113
1. ์ตํต์ฑ _ํจ์จ์ ์ธ ๊ณต๊ฐ ์ฌ์ฉ 113
2. ํํ _์ ํ์ ์์์ ๋ํ ๋ฐฉํธ 114
3. Actor network 116
3์ ๊ณต๊ฐ ๋ณ์ฉ ํ์์ ์๋ฏธ ๋ฐ ๊ฐ์น 117
์ 5์ฅ ๊ฒฐ๋ก 124
์ฐธ๊ณ ๋ฌธํ 127
Abstract 131Maste
- โฆ